CZ196696A3 - Apparatus for suppressing optical distortion caused by four-wave interaction - Google Patents

Apparatus for suppressing optical distortion caused by four-wave interaction Download PDF

Info

Publication number
CZ196696A3
CZ196696A3 CZ961966A CZ196696A CZ196696A3 CZ 196696 A3 CZ196696 A3 CZ 196696A3 CZ 961966 A CZ961966 A CZ 961966A CZ 196696 A CZ196696 A CZ 196696A CZ 196696 A3 CZ196696 A3 CZ 196696A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
optical
signals
fiber
optical fiber
amplifier
Prior art date
Application number
CZ961966A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Fausto Meli
Original Assignee
Pirelli Cavi Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pirelli Cavi Spa filed Critical Pirelli Cavi Spa
Publication of CZ196696A3 publication Critical patent/CZ196696A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2543Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to fibre non-linearities, e.g. Kerr effect
    • H04B10/2563Four-wave mixing [FWM]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission

Abstract

An optical telecommunication system comprises at least two sources of optical signals modulated at different wavelengths, having respective coherence times; a multiplexer for multiplexing said signals in a single common optical fibre; an optical-fibre line connected at one end to said common optical fibre of said multiplexer; means for receiving said signals; an element for reducing the four wave mixing (FWM) between said signals, optically connected in series along said optical-fibre line, wherein said FWM-reducing element comprises an optical circuit including at least two-wavelength-selective filters, each relative to a wavelength band including one of said optical signals, said filters being optically connected in series with each other over an optical path, the length of at least one section of said optical path included between two consecutive filters being greater than the length corresponding to the coherence time of at least one of said sources of optical signals. <IMAGE>

Description

Vynález se týká optického obvodu pro potlačení optického zkreslení vznikajícího čtyřvlnovou interakcí mezi optickými signály podél optického komunikačního vedení, optického zesilovače obsahujícího takový obvod pro potlačení čtyřvlnové interakce, optického komunikačního systému se sníženou úrovní zkreslení vzniklého čtyřvlnovou interakcí obsahujícího přenosové vedení s kaskádními zesilovači, a způsobu pro přenos optických signálů se sníženou úrovní zkreslení vzniklého čtyřvlnovou interakcí.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an optical circuit for suppressing optical distortion resulting from a four-wave interaction between optical signals along an optical communication line, an optical amplifier comprising such a four-wave interaction suppression circuit, an optical communication system with reduced level of distortion. transmission of optical signals with reduced level of distortion caused by four-wave interaction.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Čtyřvlnová interakce, známá též jako čtyřfotonová interakce nebo směšování čtyř vln (FWM) je nelineární jev 3. řádu způsobující generování nového signálu vznikajícího interakcí mezi třemi existujícími signály. Kmitočet fp nově generovaného signálu je vázán s kmitočty fj_ , fj , fk interagujících signálů rovnicí:A four-wave interaction, also known as a four-photon interaction or four-wave mixing (FWM), is a non-linear third-order phenomenon causing the generation of a new signal arising from the interaction between three existing signals. The frequency fp of the newly generated signal is bound to the frequencies fj_, fj, f to the interacting signals by the equation:

f = fi, fj, fk.f = fi, f, f k.

Maximální účinnost generování nového signálu neboli čtvrté vlny odpovídá situaci, kdy polarizace interagujících signálů je shodná a současně je splněna podmínka fázového synchronismuMaximum efficiency of generating a new signal or fourth wave corresponds to a situation where the polarization of interacting signals is the same and the condition of phase synchronism is met

Δβ = p(fi)+ p(f j) - 3(fk)-P(fF) = o kde β(f) je konstanta šíření signálu na kmitočtu f.Δβ = P (f) + p (fj) - 3 (f k) P (f F) = o where β (f) is the propagation constant of the signal at frequency f.

Interagující signály nemusí být nutně tři oddělené signály. Čtyřvlnová interakce může vzniknout i v důsledku interakce mezi signály ze dvou zdrojů (degenerovaný případ). V přítomnosti pouze dvou interagujících signálů o kmitočtech např. fy a fk mohou vzniknout signály o kmitočtech fF = 2fi-fk a fF = 2fk-fj_.The interacting signals are not necessarily three separate signals. A four-wave interaction can also occur as a result of interaction between signals from two sources (degenerate case). In the presence of only two interacting signals at frequencies e.g. fy and f k , signals at frequencies f F = 2fi-f k and F = 2f k -fj may be generated.

Čtyřvlnová interakce je překážkou komunikace po optických vláknech při použití metody vlnového multiplexu (WDM). Podle této metody je několik vzájemně nezávislých komunikačních kanálů, z nichž každý je přiřazen specifické vlnové délce, přenášeno současně přenosovým vedením tvořeným optickým vláknem.Four-wave interaction is an obstacle to fiber optic communication using the wave multiplex (WDM) method. According to this method, several mutually independent communication channels, each associated with a specific wavelength, are transmitted simultaneously by an optical fiber transmission line.

Vlivem výše uvedeného nelineárního jevu 3. řádu a při podmínkách vysoké intensity záření v jádře vlákna (zvláště při zesilování) a značných interakčních délkách mezi signály, generování signálů jako důsledek intermodulace mezi signálovými páry nebo triplety může nastat, je -li použit FWM. Takový jev je např. popsán v Journal of Lightwave Technology, Vol. 8, No. 9, September 1990, strany 1402-1408.Due to the above-mentioned non-linear third-order phenomenon and under high radiation intensity conditions in the fiber core (especially amplification) and considerable interaction lengths between signals, signal generation as a result of intermodulation between signal pairs or triplets may occur when FWM is used. Such a phenomenon is described, for example, in Journal of Lightwave Technology, Vol. 8, No. 9, September 1990, pages 1402-1408.

Vlnové délky generovaných signálů mohou ležet v pásmu využívaném pro komunikační kanály a to zejména v případě, kdy mohou být shodné nebo ležet v těsné blízkosti vlnové délky jednoho z kanálů; pravděpodobnost tohoto jevu prudce stoupá s rostoucím počtem použitých komunikačních kanálů.The wavelengths of the generated signals may lie in the band used for communication channels, especially when they may be the same or lie close to the wavelength of one of the channels; the probability of this phenomenon increases sharply with the increasing number of communication channels used.

Je známo, že světelné signály vysílané optickým vláknovým vedením jsou při průchodu tlumeny, což má za následek nezbytnost zesilování prostřednictvím odpovídajících zesilovačů, umístěných v předem určených intervalech podél vedení.It is known that the light signals emitted by the optical fiber line are attenuated as they pass, which necessitates amplification by means of corresponding amplifiers located at predetermined intervals along the line.

Pro tento účel jsou s výhodou využívány optické zesilovače, ve kterých je signál zůstává v optické podobě a je zesilován a není třeba ho detekovat a znovu vytvářet. Řečené optické zesilovače jsou založeny na vlastnostech fluorescenčních dopantů jako erbium, které jsou-li vhodně buzeny světelnou čerpací energií, vykazují vysokou emisi v pásmu vlnových délek, kde optická vlákna na bázi křemene vykazují minimální útlum.For this purpose, optical amplifiers are preferably used in which the signal remains in optical form and is amplified and does not need to be detected and recreated. Said optical amplifiers are based on the properties of fluorescent dopants such as erbium, which, when suitably excited by light pumping energy, exhibit high emission in the wavelength band, where quartz-based optical fibers exhibit minimal attenuation.

V případě vícestupňového kaskádou optických zesilovačů čtyřvlnovou interakcí v každém komunikačního vedení s jsou signály generované stupni zesilovány stejným způsobem jako komunikační signály a přičítají se k signálům vytvořeným čtyřvlnovou interakcí v ostatních stupních a napomáhají k vytváření přeslechů mezi různými kanály. Na konci vedení jsou signály vytvořené čtyřvlnovou interakcí v každém z těchto stupňů sečteny: jestliže jsou si FWM signály fázově blízké, pak celkové FWM signály vycházející ze součtu mohou dosáhnout až takové intensity, která zabrání správnému příjmu komunikačních signálů.In the case of a multistage cascade of optical amplifiers by a four-wave interaction in each communication line s, the signals generated by the stages are amplified in the same way as the communication signals and added to the signals generated by the four-wave interaction at the other stages. At the end of the line, the signals generated by the four-wave interaction at each of these stages are summed: if the FWM signals are phase-close, then the total FWM signals coming from the sum can reach such intensity that prevents proper reception of the communication signals.

Optická vlákna používaná podél komunikačního vedení vykazují chromatickou disperzi, způsobenou kombinací vlastností vztahujících se k profilu indexu lomu a materiálu vytvářejícího řečená vlákna, kde disperze se mění se změnami vlnové délky přenášeného signálu a stává se nulovou pro danou hodnotu λθ řečené vlnové délky.The optical fibers used along the communication line exhibit a chromatic dispersion due to a combination of properties related to the refractive index profile and the material forming said fibers, where the dispersion varies with changes in the wavelength of the transmitted signal and becomes zero for a given value of λθ of said wavelength.

Tento jev chromatické disperze se hlavně projevuje prodloužením doby trvání impulsů vytvářejících signál, které se šíří podél vlákna, kteréžto prodloužení je způsobeno různou rychlostí šíření různých chromatických složek každého impulsu, které jsou charakterizovány svou vlastní vlnovou délkou šířících se podél vlákna různou rychlostí.This phenomenon of chromatic dispersion is mainly manifested by an increase in the duration of the signal generating pulses that propagate along the fiber, which is due to different propagation rates of the different chromatic components of each pulse, characterized by their own wavelength propagating along the fiber at different speeds.

Toto prodloužení způsobuje, že časově následující impulsy dobře odlišené v okamžiku vyzáření se mohou . po průchodu vláknem na přijímací straně částečně překrývat tak, že nejsou dále rozlišitelné jako oddělené události a způsobují chybu příjmu.This elongation causes time-successive pulses well differentiated at the time of radiation to occur. after passing through the fiber on the receiving side, partially overlap so that they are no longer recognizable as separate events and cause a reception error.

Jsou známa tzv. vlákna s posunutou disperzí (DS), jejichž optické vlastnosti jsou voleny tak, že vlnová délka bodu nulové chromatické disperze ležela mezi 1500 a 1600 nm obecně využívaných v telekomunikacích.So-called dispersed dispersed fibers (DS) are known whose optical properties are chosen such that the zero chromatic dispersion point wavelength lies between 1500 and 1600 nm generally used in telecommunications.

Vlákna toho typu jsou definována v doporučení ITU-TFibers of this type are defined in the ITU-T Recommendation

G.653 z března 1993, kde chromatická disperze ve vlákně je nulová jmenovitě pro vlnovou délku Xg 1550 nm s tolerancí nm vůči výše uvedené hodnotě.G.653 of March 1993, wherein the chromatic dispersion in the fiber is zero nominally for a wavelength Xg of 1550 nm with a tolerance of nm to the above value.

DS vlákna jsou popsána např. v US patentech č. 4 715 679, 4 822 399, 4 755 022 a jsou komerčně dodávána CORNING lne., Corning, NY (US) pod obchodním jménem SMF/DS (registrovaná obchodní známka) a FIBRE OTTICHE SUD S.p.A., Battipaglia (IT) pod obchodním názvem SM DS.DS fibers are described, for example, in US Patent Nos. 4,715,679, 4,822,399, 4,755,022, and are commercially available from CORNING Inc., Corning, NY (US) under the trade names SMF / DS (registered trademark) and FIBER OTTICHE SUD SpA, Battipaglia (IT) under the trade name SM DS.

Zejména je třeba poznamenat, že výše definovaná podmínka fázového synchronizmu Δβ - 0 je splněna a signály generované FWM dosahují vysoké intenzity, jestliže vlnová délka jednoho z komunikačních signálů je rovna nebo je velmi blízko vlnové délce Xg nulové disperze vlákna nebo jestliže vlnové délky dvou komunikačních signálů jsou rozmístěny symetricky kolem Xg.In particular, it should be noted that the synchronβ - 0 phase synchronism condition defined above is met and the FWM-generated signals reach a high intensity if the wavelength of one of the communication signals is equal to or very close to the wavelength Xg of zero fiber dispersion. are distributed symmetrically around Xg.

Metoda navržená pro řešení problému zkreslení způsobeného FWM intermodulací mezi signály v mnohokanálových systémech, popsaná v IEEE Photonics Technology Letters,A method designed to address the problem of FWM intermodulation between signals in multichannel systems, described in IEEE Photonics Technology Letters,

Vol.3, No.6, June 1991, strany 560-563 spočívá ve využití komunikačních signálů s vzájemně různou polarizací. Tato metoda je velmi složitá, neboť je třeba nastavit polarizaci každého signálu vzhledem ke komunikačnímu vedení; její účinnost je dále omezena skutečností, že obecně používaná optická vlákna nezachovávaji rovinu polarizace při přenosu.Vol.3, No.6, June 1991, pages 560-563 is based on the use of communication signals with different polarization. This method is very complex because it is necessary to adjust the polarization of each signal with respect to the communication line; its efficiency is further limited by the fact that generally used optical fibers do not maintain the plane of polarization during transmission.

V článku FC4 vydaného v OFC/IOOC ' 93 Technical Digest, strany 252-253, je navrženo rozmístění optických kmitočtů jednotlivých komunikačních kanálů v různých vzdálenostech s nerovnoměrným rozdělením; tyto kmitočty jsou vybrány tak, že signály generované čtyřvlnovou interakcí mezi možnými páry nebo triplety komunikačních signálů mají kmitočty dostatečně daleko od komunikačních signálů a mohou být od nich odděleny filtrem. Tato metoda však významně snižuje využitelnost pásma kmitočtů (vlnových délek) použitelných pro komunikační účely (v porovnání s případem ekvidistantně rozmístěných kanálů); navíc je potřebná vysoká stabilita vlnové délky signálu, která vyžaduje použití dodatečného zařízení pro řízení řečené stability.FC4, published in OFC / IOOC '93 Technical Digest, pages 252-253, proposes the distribution of optical frequencies of individual communication channels at different distances with uneven distribution; these frequencies are selected such that the signals generated by the four-wave interaction between possible pairs or triplets of the communication signals have frequencies far enough from the communication signals and can be separated from them by a filter. However, this method significantly reduces the usefulness of the bandwidth (wavelength) usable for communication purposes (compared to the case of equidistantly distributed channels); moreover, a high signal wavelength stability is required which requires the use of an additional device to control said stability.

Nerovnoměrné rozmístění vlnových délek kanálů pro potlačení FWM jevů v optickém WDM komunikačním systému je rovněž navrženo v US patentu č. 5 410 624 P.R.Morkela v kombinaci s prostředky spektrální regenerace optických signálů obsahujících optický cirkulátor a řetězec vláknových mřížek s úzkopásmovým odrazem, každou laděnou na jednu zUnequal wavelength distribution of FWM suppression channels in an optical WDM communication system is also suggested in PRMorkel US Patent No. 5,410,624 in combination with spectral regeneration means of optical signals comprising an optical circulator and a string of narrow-reflection fiber grids, each tuned to one of

Ί multiplexovaných vlnových délek, kde řečený řetězec je spojen s mezilehlou branou optického cirkulátoru.Ί multiplexed wavelengths, wherein said string is connected to an intermediate gate of an optical circulator.

Třetí metoda uvedená v Electronic Letters, Vol.30, No.11, 26/05/95, strany 876-878, je vytvořena pro použití na komunikačním vedení se sestává z úseků optického vlákna s malou absolutní hodnotou disperze, které mají střídavě kladnou a zápornou hodnotu. Aplikujeme-li tuto metodu, nemůžeme použít již existující komunikační vedení a je třeba vytvořit nová vedení. Navíc sestavení potřebných nových vedení je obtížné, neboť musíme mezi již vyráběnými vlákny vybrat taková, která mají hodnoty disperze vhodné pro užití v různých úsecích, a vzít v úvahu obtížnost výběru mezi již výráběnými vlákny s konstantní disperzí a meze požadované přesnosti.The third method disclosed in Electronic Letters, Vol.30, No.11, 26/05/95, pages 876-878, is made for use on a communication line consisting of fiber sections of low absolute dispersion value having alternately positive and negative value. When applying this method, we cannot use existing communication lines and new lines need to be created. Moreover, the assembly of the necessary new lines is difficult, since we have to choose among the already produced fibers those having dispersion values suitable for use in different sections and to take into account the difficulty of choosing between already produced fibers with constant dispersion and the required accuracy limits.

Jiný způsob řešení je uveden v článku K.Inoue vydaném v Journal of Lightwave Technology v březnu 1993, Vol.11, No.3, strany 455-461. Je založen na vytvoření náhodného vztahu mezi fázemi generovaných FWM signálů podél různých stupňů vícekanálového komunikačního vedení tak, aby bylo zabráněno soufázovému sčítání kanálů.Another method is provided in an article by K. Inoue published in the Journal of Lightwave Technology in March 1993, Vol.11, No.3, pages 455-461. It is based on creating a random relationship between the phases of the generated FWM signals along the various stages of the multichannel communication line so as to prevent incremental channel counting.

Pro vytvoření náhodného vztahu mezi fázemi je navržen optický obvod, který je zařazen bezprostředně před nebo za každý zesilovač podél komunikačního vedení sestaveného z M úseků optického vlákna a (Μ—1) zesilovačů.To create a random phase relationship, an optical circuit is provided that is placed immediately before or after each amplifier along a communication line made up of M fiber optic sections and (Μ-1) amplifiers.

Optický obvod je sestaven z demultiplexeru, který rozděluje komunikační kanály podle kmitočtu, optických drah o různé délce a multiplexeru, kde jsou optické signály sloučeny do jediného výstupu. Optické dráhy připojené mezi výstupy demultiplexeru a vstupy multiplexeru jsou vybrány tak, aby rozdíl mezi délkami libovolných dvou byl větší než koherenční délka Ic = ν/πΔν zdroje vysílaných signálů, kde v je rychlost světla v mediu a Δν šířka čáry komunikačního zdroje signálu. Signály generované v každém ze stupňů čtyřvlnovou interakcí jsou vzájemně nekorelované a proto se sčítají na konci vedení výkonově a nikoliv amplitudově, jak se objevuje v konvenčních systémech. Za podmínky fázového synchronismu (Δβ=Ο) je celkový výkon záření vytvářený FWM a generovaný podél přenosového vedení s optickým obvodem nižší v porovnání s případem bez optického obvodu v poměru odpovídajícím počtu úseků optického vlákna ve vedení.The optical circuit is composed of a demultiplexer, which splits the communication channels according to frequency, optical paths of different length and multiplexer, where the optical signals are combined into a single output. The optical paths connected between the outputs of the demultiplexer and the inputs of the multiplexer are selected so that the difference between the lengths of any two is greater than the coherence length I c = ν / π zdrojeν of the source signal, where v is the light speed in the medium. The signals generated in each of the stages by the four-wave interaction are uncorrelated to each other and therefore add together at the end of the line in power rather than in amplitude as found in conventional systems. Under the condition of phase synchronism (Δβ = Ο), the total radiation power generated by the FWM and generated along the fiber optic transmission line is lower compared to the case without the optical circuit in a ratio corresponding to the number of optical fiber sections in the line.

Výše zmíněný článek zmiňuje, že popsaná metoda může být použita v multikanálových optických komunikačních systémech, ve kterých jsou jednotlivé komunikační kanály vybírány z přenosového vedení demultiplexováním kanálů s rozdílnými vlnovými délkami a přes rozdílné optické dráhy, připojující kanál určený pro výběr k přijímači, a zbývající kanály jsou po multiplexování opět přivedeny do společné dráhy.The aforementioned article mentions that the described method can be used in multichannel optical communication systems in which individual communication channels are selected from the transmission line by demultiplexing channels of different wavelengths and over different optical paths, connecting the channel to be selected to the receiver, and the remaining channels they are brought back to the common path after multiplexing.

Článek ukazuje možnost okamžitého použití popsané metody v multikanálových komunikačních systémech vybavených demultiplexery schopnými výběru jednotlivých kanálů z vedení, zatímco jiné kanály pokračují ve své cestě společnou optickou dráhou. Jako příklad demultiplexeru tohoto typu jeThe paper shows the possibility of immediate application of the described method in multichannel communication systems equipped with demultiplexers capable of selecting individual channels from a line, while other channels continue their journey through a common optical path. An example of this type of demultiplexer is

uveden Fabry - Perotův cirkulátorem. introduced Fabry - Perot circulator. filtr filter kombinovaný combined s optickým with optical Přihlašovatel mohl The applicant could nicméně however pozorovat, že observe that optický obvod optical circuit navržený v článku pro suggested in the article for potlačení čtyřvlnové suppression of four waves interakce a interaction and

zvláště demultiplexery nutné pro oddělení signálů na různých vlnových délkách jsou obtížně proveditelné pro praktické sestavení a to zvláště při použití velkého počtu kanálů. Možné řešení rozmístěním několika demultiplexerů v kaskádě s nižším počtem výstupů by vytvořilo složitější a objemnější zařízení s rozdílnými útlumy v různých kanálech.in particular, the demultiplexers required to separate signals at different wavelengths are difficult to perform for practical assembly, especially when using a large number of channels. A possible solution by deploying several demultiplexers in a cascade with fewer outputs would create more complex and voluminous devices with different attenuations in different channels.

Velký objem by mohl být způsoben i velkou celkovou délkou úseků vedení propojujících multiplexer a demultiplexer zvláště v případě velkého počtu komunikačních kanálů. Ve skutečnosti vlákno potřebné pro kanál n musí být nejméně n krát delší než koherenční délka zdroje záření a suma délek těchto úseků nejméně N(N+l)/2 krát koherenční délka, kde N je celkový počet komunikačních kanálů.The large volume could also be caused by the large overall length of the line sections connecting the multiplexer and demultiplexer, especially in the case of a large number of communication channels. In fact, the fiber required for channel n must be at least n times longer than the coherence length of the radiation source and the sum of the lengths of these sections at least N (N + 1) / 2 times the coherence length, where N is the total number of communication channels.

Navíc obvod konstruovaný podle pokynů výše uvedeného článku nemůže být upraven do nové konfigurace, jestliže jeden nebo více kanálu je třeba přidat nebo změnit vlnovou délku jednoho nebo více kanálů; v tomto případě je nutno nahradit demultiplexer a multiplexer.In addition, a circuit constructed according to the instructions of the aforementioned article cannot be modified to a new configuration if one or more channels need to be added or changed to a wavelength of one or more channels; in this case it is necessary to replace the demultiplexer and multiplexer.

US patent č.5 283 686 D.R. Hubera uvádí mimo jiné WDM optický komunikační systém obsahující optický zesilovač, optický cirkulátor a optické vláknové filtry s Braggovou mřížkou, pro každý komunikační kanál jeden. Systém umožňuje potlačení spontánní emise na jiných vlnových délkách než má komunikační kanál. Patent se nezmiňuje o problému zkreslení vytvářeného čtyřvlnovou interakcí podél komunikačního vedení.U.S. Patent No. 5,283,686 to D.R. Hubera introduces, inter alia, a WDM optical communication system comprising an optical amplifier, an optical circulator and optical fiber filters with a Bragg grating, one for each communication channel. The system allows suppression of spontaneous emission at wavelengths other than the communication channel. The patent does not mention the problem of distortion created by the four-wave interaction along the communication line.

Patentová přihláška MI94A0002556 podaná v 16.prosince 1994 jménem stejného přihlašovatele se týká mimo jiné optického komunikačního systému obsahujícího:Patent application MI94A0002556 filed on December 16, 1994 on behalf of the same applicant relates inter alia to an optical communication system comprising:

nejméně dva zdroje optického signálu modulované na rozdílných vlnových délkách v předem určeném přenosovém vlnovém pásmu a s předem určenou přenosovou rychlostí;at least two optical signal sources modulated at different wavelengths in a predetermined transmission bandwidth and at a predetermined transmission rate;

- prostředky pro multiplexování řečených signálů pro vstup do jediného optického vlákna;means for multiplexing said signals to enter a single optical fiber;

optického vlákna spojeného na jednom konci s multiplexujícími prostředky;an optical fiber coupled at one end to the multiplexing means;

- prostředky pro příjem řečených signálů, obsahující optické demultiplexující prostředky pro signály samotné v závislosti na vlnové délce;means for receiving said signals, comprising optical demultiplexing means for the signals themselves depending on the wavelength;

kde řečené signály mají hodnotu optického výkonu větší než předem určená hodnota v nejméně jednom úseku řečeného optického vláknového vedení, který obsahuje optické vlákno mající chromatickou disperzi nižší než předem danou hodnotu v řečeném přenosovém pásmu vlnových délek vyznačující se tím, že řečené optické vlákno má chromatickou disperzí rostoucí s rostoucí vlnovou délkou a vykazující nulovou hodnotu na vlnové délce nižší než je minimální vlnová délka řečeného pásma o takovou hodnotu, že žádná lokální hodnota vlnové délky s nulovou disperzí ve vlákně a s možností generování produktů vlivem čtyřvlnové interakce neleží uvnitř řečeného pásma.wherein said signals have an optical power value greater than a predetermined value in at least one portion of said optical fiber conduit comprising an optical fiber having a chromatic dispersion lower than a predetermined value in said wavelength transmission band, characterized in that said optical fiber has a chromatic dispersion increasing with increasing wavelength and showing a zero value at a wavelength lower than the minimum wavelength of said band by such a value that no local wavelength with zero dispersion in the fiber and the possibility of generating products due to the four-wave interaction lies within said band.

Problém vzniká při praktické realizaci optického zařízení schopného snížit výkon záření vyvolaného čtyřvlnovou interakcí mezi signály šířícími se podél komunikačního vedení a ve kterém není požadováno použití optických vláken odlišných od běžných DS vláken podél komunikačního vedení.The problem arises in the practical implementation of an optical device capable of reducing the power of radiation induced by the four-wave interaction between signals propagating along the communication line and in which the use of optical fibers other than conventional DS fibers along the communication line is not required.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Z jednoho hlediska se tento vynález týká optického komunikačního systému obsahujícího:In one aspect, the present invention relates to an optical communication system comprising:

- nejméně dva zdroje optických signálů modulované na různých vlnových délkách a majících odpovídající doby koherence;at least two optical signal sources modulated at different wavelengths and having corresponding coherence times;

multiplexer pro multiplexování řečených signálů do jediného společného optického vlákna;a multiplexer for multiplexing said signals into a single common optical fiber;

- optické vláknové vedení spojené na jednom konci s řečeným společným optickým vláknem řečeného multiplexeru;- an optical fiber line connected at one end to said common optical fiber of said multiplexer;

- prostředky pro příjem řečených signálů spojené s druhým koncem řečeného optického vláknového vedení a zahrnující demultiplexer řečených optických signálů;- means for receiving said signals associated with a second end of said optical fiber line and comprising a demultiplexer of said optical signals;

- prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, opticky zapojený v sérii podél řečeného optického vláknového vedení;an element for suppressing the four-wave interaction between said signals, optically connected in series along said optical fiber line;

ve kterém řečený prvek pro potlačení FWM obsahuje optický obvod zahrnující nejméně dva vlnově selektivní filtry, z nichž každý odpovídá vlnovému pásmu zahrnující jeden z řečených optických signálů, řečené filtry jsou vzájemně opticky zapojeny do série v optické dráze, délka nejméně jedné sekce řečené optické dráhy, která je vřazena mezi dva následující filtry, je větší než délka odpovídající době koherence nejméně jednoho z řečených zdrojů optických signálů.wherein said FWM suppression element comprises an optical circuit comprising at least two wave-selective filters, each corresponding to a wavelength band comprising one of said optical signals, said filters being optically connected to each other in series in an optical path, the length of at least one section of said optical path, which is interposed between the two following filters is greater than a length corresponding to a coherence time of at least one of said optical signal sources.

Zejména řečený optický obvod pro každý z řečených optických signálů, který obsahuje vlnově selektivní filtr vztažený vlnovému pásmu, které zahrnuje odpovídající optický signál a nezahrnuje zbývající optické signály, řečené filtry jsou opticky spojeny vzájemně do série v optické dráze, délka úseků řečené optické dráhy mezi mezi dvěma následujícími filtry je větší než délka odpovídající době koherence každého z řečených zdrojů optických signálů.In particular, said optical circuit for each of said optical signals comprising a wave selective filter related to a wavelength band that includes a corresponding optical signal and does not include the remaining optical signals, said filters are optically coupled to each other in series in an optical path; the two subsequent filters being greater than a length corresponding to the coherence time of each of said optical signal sources.

Zejména řečený optický obvod obsahující optický cirkulátor, který má vstupní a výstupní bránu spojenou s řečeným optickým vláknovým vedením a nejméně jednu vstup/výstupní bránu spojenou s jedním z řečených vlnově selektivních filtrů.In particular, said optical circuit comprises an optical circulator having an input / output gate connected to said optical fiber line and at least one input / output gate connected to one of said wave selective filters.

Zejména řečené vlnově selektivní filtry jsou filtry s Braggovou mřížkou zejména vyrobené z optického vlákna.In particular, said wave-selective filters are Bragg lattice filters especially made of optical fiber.

V jedné sestavě umístěné podél řečeného optického vlákna je nejméně jeden optický zesilovač, který s výhodou obsahuje jedno aktivní optické vlákno dopované fluorescenčním dopantem, zejména erbiem, a zdrojem čerpacího záření.In one assembly positioned along said optical fiber there is at least one optical amplifier, which preferably comprises one active optical fiber doped with a fluorescent dopant, in particular an erbium, and a pumping radiation source.

Řečený prvek pro potlačení FWM může být s výhodou opticky zapojen do série v mezilehlé poloze podél řečeného aktivního optického vlákna.Said FWM suppression element may preferably be optically connected in series at an intermediate position along said active optical fiber.

V tomto případě optická dráha pro čerpací záření, které je dodáváno zvnějšku řečeného prvku pro potlačení FWM, může být provedena mezi dvěma úseky, do nichž je řečené aktivní optické vlákno rozděleno řečeným prvkem.In this case, the optical path for pumping radiation that is supplied from outside said FWM suppression element may be provided between two sections into which said active optical fiber is divided by said element.

Alternativně může být řečený optický zesilovač obsahovat dva úseky aktivního optického vlákna, každý s vlastním zdrojem čerpacího záření.Alternatively, said optical amplifier may comprise two active optical fiber sections, each with its own pumping radiation source.

Zejména délky řečených úseků aktivního optického vlákna, koncentrace fluorescenčního dopantu v aktivním optickém vlákně a zdroje čerpacího výkonu jsou operativně vybírány takovým způsobem, aby se celkový zisk řečeného zesilovače lišil o méně než 2dB od zisku stejného zesilovače bez řečeného prvku pro potlačení FWM tak, aby optická návaznost mezi dvěma úseky aktivního optického vlákna byla obnovena.In particular, the lengths of said active optical fiber sections, the fluorescent dopant concentration in the active optical fiber, and the pumping power sources are operatively selected such that the total gain of said amplifier differs by less than 2dB from the same amplifier without said FWM suppression element. continuity between the two active optical fiber sections has been restored.

Z druhého hlediska se tento vynález týká procesu přenosu optických signálů obsahujícího:In a second aspect, the present invention relates to a process for transmitting optical signals comprising:

generování dvou modulovaných optických signálů s odpovídajícími vlnovými délkami;generating two modulated optical signals with corresponding wavelengths;

- multiplexování řečených signálů na jednom konci optického přenosového vedení obsahující nejméně jeden úsek jednomódového optického vlákna, ve kterém vzniká intermodulace čtyřvlnovou interakcí mezi signály;multiplexing said signals at one end of an optical transmission line comprising at least one single-mode optical fiber section in which intermodulation occurs by a four-wave interaction between the signals;

přijímání řečených signálů na druhém konci řečeného optického přenosového vedení;receiving said signals at the other end of said optical transmission line;

a obsahující operaci selektivního zpožďování řečených signálů v mezilehlých polohách podél řečeného optického přenosového vedení, kde řečená operace selektivního zpožďování obsahuje:and comprising a selective delay operation of said signals at intermediate positions along said optical transmission line, wherein said selective delay operation comprises:

- selektivní vysílání řečených signálů do odpovídajících optických drah předem daných délek, jejichž délky jsou uzpůsobeny k vzájemné fázové dekorelaci řečených signálů;selectively transmitting said signals to corresponding optical paths of predetermined lengths, the lengths of which are adapted to phase decorrelate said signals to one another;

- sloučení řečených signálů po projití řečených optických drah;combining said signals after passing said optical paths;

- v nichž nejméně jeden úsek řečených optických drah je společný.- in which at least one section of said optical path is common.

Zejména řečený proces obsahuje krok optického zesílení řečených signálů nejméně jednou podél řečeného přenosového vedení. S výhodou je řečený krok selektivního zpožďování řečených signálů bezprostředně předcházen a následován kroky optického zesilování řečených signálů.In particular, said process comprises the step of optically amplifying said signals at least once along said transmission line. Preferably, said step of selectively delaying said signals is immediately preceded and followed by the steps of optically amplifying said signals.

Z třetího hlediska tento vynález se týká optického zesilovače obsahujícího:In a third aspect, the present invention relates to an optical amplifier comprising:

první a druhé aktivní optické vlákno dopované fluorescenčním dopantem;a first and a second active optical fiber doped with a fluorescent dopant;

čerpací prostředky pro řečené první a druhé aktivní optické vlákno přizpůsobené k dodávání čerpacího výkonu;pumping means for said first and second active optical fibers adapted to deliver pumping power;

- vazební prostředky mezi řečeným prvním optickým aktivním vláknem pro navázání řečeného optického čerpacího výkonu a nejméně dvou přenosových signálů o různých vlnových délkách a odpovídajícími dobami koherence,- coupling means between said first optical active fiber for coupling said optical pumping power and at least two transmission signals of different wavelengths and corresponding coherence times,

- prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, kterýžto prvek je opticky zapojen v sérii mezi řečeným prvním a druhým aktivním optickým vláknem a kterýžto řečený prvek pro potlačení FWM obsahuje optický obvod zahrnující optické dráhy různých délek, do nichž jsou řečené přenosové signály selektivně vysílány, a řečené délky mají takovou hodnotu, aby nejméně dva ze signálů prošly relativním zpožděním větším než jsou odpovídající doby koherence.- a four-wave interaction suppression element between said signals, said element being optically connected in series between said first and second active optical fibers and said FWM suppression element comprising an optical circuit comprising optical paths of different lengths to which said broadcast signals are selectively transmitted, and said lengths are such that at least two of the signals undergo a relative delay greater than the corresponding coherence times.

Přednostně nejméně jeden úsek řečených optických drah je společný pro řečené signály.Preferably, at least one section of said optical paths is common to said signals.

Řečený fluorescenční dopant je zejména erbium a s výhodou řečené aktivní vlákno obsahuje hliník, germanium a lanthan jako dodatečné dopanty.Said fluorescent dopant is especially erbium and preferably said active fiber comprises aluminum, germanium and lanthanum as additional dopants.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Více detailů je patrno z následujícího popisu s odkazy na připojené výkresy, kde:More details can be seen from the following description with reference to the attached drawings, where:

- obr.l je schéma ukazující optický komunikační systém s vlnovým multiplexem podle vynálezu;Fig. 1 is a diagram showing an optical communication system with a wavelength multiplex according to the invention;

- obr.2 je schéma ukazující dvoustupňový optický linkový zesilovač;Fig. 2 is a diagram showing a two-stage optical line amplifier;

- obr.3 je schéma optického obvodu podle vynálezu pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM;Fig. 3 is a diagram of an optical circuit according to the invention for suppressing optical distortion caused by FWM;

- obr.4 je schéma experimentu se zařízením, jež je předmětem přihlašovaného vynálezu;Fig. 4 is a diagram of an experiment with a device object of the present invention;

- obr.5 je spektrální křivka výkonu procházejícího dvěma optickými vláknovými filtry s Braggovými mřížkami použitými v experimentálním zařízení na obr.4 a spojenými vzájemně do série;Fig. 5 is a power spectral curve passing through two Bragg grating optical fiber filters used in the experimental apparatus of Fig. 4 and connected in series;

- obr.6A, 6B jsou grafy získané při experimentu a numerické simulaci s ohledem na normovaný výkon FWM signálů generovaných v přítomnosti dvou komunikačních signálů při změně vlnové délky jednoho ze signálů v prvním (A) a v druhém (B) stupni experimentálního zařízení na obr.4;6A, 6B are graphs obtained in the experiment and numerical simulation with respect to the standardized power of the FWM signals generated in the presence of two communication signals when the wavelength of one of the signals in the first (A) and second (B) stages of the experimental apparatus of FIG. .4;

- obr.7 je graf ukazující normovaný výkon FWM signálu měřeného během výše zmíněného experimentu při změně vlnové délky jednoho z přenášených kanálů s a bez optického obvodu pro potlačení zkreslení a porovnání s numerickou simulací případu komunikačního vedení bez optického obvodu pro potlačení zkreslení;Fig. 7 is a graph showing the normalized power of the FWM signal measured during the aforementioned experiment when changing the wavelength of one of the transmitted channels with and without the distortion suppression circuit and comparing it with a numerical simulation of the communication line case without the distortion suppression circuit;

obr.8 ukazuje schéma linkového zesilovače se dvěma čerpacími stupni podle vynálezu pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM;Fig. 8 shows a diagram of a two stage pump line amplifier according to the invention for suppressing optical distortion caused by FWM;

- obr.9 je schéma linkového zesilovače s jediným čerpacím stupněm podle vynálezu obsahující optický obvod pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM;Fig. 9 is a schematic of a single pumping stage line amplifier according to the invention including an optical circuit for suppressing optical distortion caused by FWM;

obr.10 je schéma optického obvodu podle vynálezu pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM podél obousměrného optického komunikačního vedení.Fig. 10 is a diagram of an optical circuit according to the invention for suppressing optical distortion caused by FWM along a bidirectional optical communication line.

Příklady provedeníExamples

Optický telekomunikační systém s vlnovým multiplexem bude nyní popsán s pomocí obr.l.The wavelength multiplex optical telecommunications system will now be described with reference to FIG.

Tento popis je vztažen k případu telekomunikačního systému využívajícího čtyři nezávislé komunikační kanály s různými vlnovými délkami. Nicméně tento jednotlivý případ je použit jen jako příklad: následující popis je platný, pokud není specifikováno jinak, pro obecný případ libovolného počtu komunikačních kanálů s různými vlnovými délkami.This description is related to the case of a telecommunications system using four independent communication channels with different wavelengths. However, this particular case is used only as an example: the following description is valid unless otherwise specified, for the general case of any number of communication channels of different wavelengths.

Komunikační systém na obr.l. obsahuje vysílací stanici 3 vytvořenou optickými zdroji signálů 1, _1', 2, 2', z nichž každý má různou vlnovou délku λμ λ2, λ£', λ2' ', nacházející se v použitelném pracovním pásmu zesilovačů, které jsou umístěny následně v systému, a šířku čáry Δνμ ÁV2, Δν2', ÁV2'' ·The communication system of FIG. comprises a transmitting station 3 formed by optical signal sources 1, 1 ', 2, 2', each having a different wavelength λμ λ2, λ £ ', λ2' ', located in the usable working range of the amplifiers, which are subsequently located in the system , and the line width Δνμ ÁV2, Δν2 ', ÁV2' '·

Optické signály jsou dodávány do signálového slučovače 81, přizpůsobeného k současnému vysílání signálů na vlnových délkách λμ λ2, jediného optického vstupu vlákna .The optical signals are supplied to a signal combiner 81 adapted to simultaneously transmit signals at wavelengths λμ λ2, a single optical fiber input.

Obecně signálový slučovač 81 je pasivní optické zařízení, ve kterém jsou optické signály přenášené odpovídajícími optickými vlákny sečteny do jediného vlákna; zařízení tohoto typu jsou např. sestavena z vazebních členů se spojenými vlákny, planární optiky, mikrooptiky apod. dostupné na trhu.Generally, the signal combiner 81 is a passive optical device in which the optical signals transmitted by the corresponding optical fibers are summed into a single fiber; devices of this type are, for example, assembled from bonded fiber couplers, planar optics, microoptics, etc. available on the market.

Prostřednictvím vlákna 82 jsou optické signály vyslány do boosteru 83, kde je úroveň signálu zvýšena na úroveň dostatečnou pro přenos navazujícím sousedním úsekem optického vlákna až k dalšímu zesilovacímu mediu a udržující na konci výkonovou úroveň dostatečnou pro zajištění požadované kvality přenosu.Through the fiber 82, the optical signals are sent to a booster 83 where the signal level is increased to a level sufficient for transmission by the adjacent adjacent fiber optic section up to the next amplification medium and maintaining at the end a power level sufficient to provide the desired transmission quality.

K boosteru 83 je dále připojen jeden úsek 84a optického vlákna obvykle tvořeného optickým jednomódovým vláknem se skokovou změnou indexu lomu a zavedeném do vhodného typu optického kabelu o délce několika desítek (nebo stovek) kilometrů např. kolem 100 km délky.Further, a booster 83 is connected to a fiber optic section 84a typically comprised of a step change refractive index and introduced into a suitable type of fiber optic cable of several tens (or hundreds) kilometers, for example, about 100 km of length.

Ke konci řečeného prvního úseku 84a optického vedení je připojen první optický obvod 10a popsaný dále, který je přizpůsoben k potlačení optického zkreslení vzniklého intermodulací mezi komunikačními kanály vlivem čtyřvlnové interakce. Výstup optického obvodu 10a je ukončen v prvním linkovém zesilovači 85a, který je upraven k příjmu sigríálů utlumených během jejich průchodu vláknem a zesiluje je na úroveň dostatečnou pro napájení druhého úseku 84b optického vlákna, které má shodné vlastnosti jako předcházející úsek.Connected to the end of said first optical fiber section 84a is a first optical circuit 10a described below, which is adapted to suppress optical distortion caused by intermodulation between communication channels due to a four-wave interaction. The output of the optical circuit 10a is terminated in a first line amplifier 85a which is adapted to receive the Sigrals attenuated as they pass through the fiber and amplify them to a level sufficient to power the second optical fiber section 84b having the same characteristics as the preceding section.

Následující obvody pro potlačení optického zkreslení 10b, 10c, linkové zesilovače 85b, 85c, 85d a úseky optického vlákna 84c, 84d, 84e pokrývají požadovanou celkovou přenosovou vzdálenost až k přijímací stanici _6 obsahující předzesilovač 87 uzpůsobený pro příjem signálů a jejich zesílení na výkonovou úroveň vhodnou z hlediska citlivosti přijímacích zařízení a kompenzaci ztrát v následujícím demultiplexeru.The following optical distortion suppression circuits 10b, 10c, line amplifiers 85b, 85c, 85d and optical fiber sections 84c, 84d, 84e cover the desired total transmission distance up to the receiving station 6 comprising a preamplifier 87 adapted to receive signals and amplify them to a power level suitable in terms of receiver sensitivity and loss compensation in the following demultiplexer.

Z předzesilovače 87 jsou signály demultiplexeru 88, kde jsou řečené signály závislosti na jejich vlnových délkách a poté přijímačů 89, 90, 90', 90''.From the preamplifier 87 are signals of the demultiplexer 88, wherein said signals are dependent on their wavelengths and then the receivers 89, 90, 90 ', 90' '.

vysílány rozděleny vysílány do vaired split aired to v

doto

Demultiplexer 88 je zařízení uzpůsobené k distribuci do několika výstupních vláken optických signálů dodávaných jediným vstupním vláknem a rozdělit je podle různých vlnových délek; tento demultiplexer se může sestávat z fused fibre děliče, který rozděluje vstupní signál do signálů v několika výstupních vláknech, každý z těchto signálů prochází odpovídajícím pásmovým filtrem umístěným na dotyčné vlnové délce.The demultiplexer 88 is a device adapted to be distributed to several output fibers of optical signals supplied by a single input fiber and split them according to different wavelengths; the demultiplexer may consist of a fused fiber splitter that splits the input signal into signals in several output fibers, each of which passes through a corresponding bandpass filter located at the wavelength in question.

Např. součástka podobná již popsanému signálovému slučovači 81 může být použita, je-li vestavěna v obrácené konfiguraci a spojena s odpovídajícími pásmovými filtry.E.g. a component similar to the signal combiner 81 described above can be used when it is built in an inverted configuration and coupled to corresponding bandpass filters.

Pásmové filtry tohoto typu jsou např. komerčně dodávány MICRON-OPTICS, INC., 2801 Buford Hwy, Suitě 140, Atlanta, Georgia, US, vhodný model je FFP-100.Band-pass filters of this type are, for example, commercially available from MICRON-OPTICS, INC., 2801 Buford Hwy, Suite 140, Atlanta, Georgia, US, the suitable model being FFP-100.

Popsaná konfigurace poskytuje zvláště uspokojující výsledky při přenosech na vzdálenosti řádově okolo 500 km při vysokých přenosových rychlostech např. 2,5 Gbit/s (zde bylo dosaženo s čtyřmi multiplexovanými vlnovými délkami přenosové kapacity odpovídající 10 Gbit/s oproti jediné vlnové délce) při použití čtyř linkových zesilovačů, jednoho boosteru a jednoho předzesilovače.The described configuration provides particularly satisfactory results for transmissions over distances of the order of about 500 km at high transmission rates of, for example, 2.5 Gbit / s (achieved here with four multiplexed wavelengths equivalent to 10 Gbit / s over a single wavelength) using four line amplifiers, one booster and one preamplifier.

Pro účely tohoto vynálezu a výše uvedené použití je booster 83 např. komerčně dostupný optický vláknový zesilovač s následujícími vlastnostmi:For the purposes of this invention and the above use, the booster 83 is, for example, a commercially available optical fiber amplifier having the following characteristics:

vstupní výkon -13.5 až 3,5 dBm výstupní výkon 12 až 14 dBm pracovní vlnová délka 1534 až 1560 nminput power -13.5 to 3.5 dBm output power 12 to 14 dBm operating wavelength 1534 to 1560 nm

Booster neobsahuje notch filtr.Booster does not contain a notch filter.

Vhodný model je TPA/E-MW dostupný u přihlašovatele.A suitable model is TPA / E-MW available from the applicant.

Řečený booster používá erbiem dopované aktivní optické vlákno Al/Ge/Er typu.Said booster uses erbium-doped active optical fiber Al / Ge / Er type.

Jako booster je navržen zesilovač pracující v podmínkách saturace, kdy výstupní výkon závisí na čerpacím výkonu, jak je detailně popsáno v evropském patentu EP 439,867, který je uveden v referencích.As a booster, an amplifier operating under saturation conditions is proposed wherein the output power depends on the pumping power as described in detail in European patent EP 439,867, which is incorporated herein by reference.

Pro účely tohoto vynálezu a výše uvedeného použití předzesilovač znamená zesilovač umístěný na konci vedení, schopný zesílení signálu dodávaného do přijímače na hodnotu dostatečně vyšší než je práh citlivosti přijímače samotného (např. od -26 do -11 dBm na vstupu přijímače) a současně vnášejícího nejnižší možný šum a udržující vyrovnání signálu.For the purposes of the present invention and the above use, preamplifier means an amplifier located at the end of a line capable of amplifying the signal supplied to the receiver to a value sufficiently above the sensitivity threshold of the receiver itself (e.g. from -26 to -11 dBm at the receiver input) possible noise and maintain signal equalization.

Např. předzesilovač 87 může být buď linkový zesilovač používající stejné aktivní vlákno jako linkové zesilovačeE.g. the preamplifier 87 may be either a line amplifier using the same active fiber as the line amplifiers

85a-85d popsané dále nebo předzesilovač speciálně navržený pro tento účel na základě speciálních požadavků.85a-85d described below or a preamplifier specially designed for this purpose based on special requirements.

Vhodný model je RPA/E-MW dodávaný přihlašovatelem.A suitable model is the RPA / E-MW supplied by the applicant.

Uspořádání výše popsaného přenosového systému je zejména vhodné pro požadovanou funkci, zejména pro přenos několika WDM kanály, jestliže je proveden zvláštní výběr vlastností linkových zesilovačů, a to zejména ve spojení s možností přenosu vybraných vlnových délek bez znevýhodnění některých z nich vůči ostatním.The arrangement of the transmission system described above is particularly suitable for the desired function, in particular for the transmission of several WDM channels, if a particular selection of line amplifiers is made, especially in conjunction with the possibility of transmitting selected wavelengths without disadvantaging some of them over others.

Stejné chování ve všech kanálech ve vlnovém pásmu mezi 1530 až 1560 nm je zejména zaručeno v případě zesilovačů pracujících v kaskádě, jsou-li použity v kaskádě linkové zesilovače se zvláště rovnoměrnou (plochou) charakteristikou na několika různých vlnových délkách.The same behavior in all channels in the wavelength band between 1530 and 1560 nm is particularly guaranteed in the case of cascade amplifiers, when line amplifiers with particularly uniform (flat) characteristics at several different wavelengths are used in the cascade.

Pro výše uvedený účel je zesilovač použitý jako linkový zesilovač vytvořen podle schématu na obr.2 a obsahuje jedno aktivní vlákno 62 dopované erbiem a odpovídající čerpací laser 64 spojeného s dichroickým vazebním členem 63; optický izolátor 61 je umístěn ve směru k vláknu 62 ve směru šíření zesilovaného signálu, zatímco druhý optický izolátor 65 je umístěn ve směru od aktivního optického vlákna samotného.For the above purpose, the amplifier used as the line amplifier is formed according to the diagram of Fig. 2 and comprises one erbium doped active fiber 62 and a corresponding pumping laser 64 coupled to the dichroic coupler 63; the optical insulator 61 is positioned downstream of the fiber 62 in the propagation direction of the amplified signal, while the second optical insulator 65 is positioned downstream of the active optical fiber itself.

Řečený zesilovač dále obsahuje druhé aktivní vlákno 66 dopované erbiem a spojené s odpovídajícím čerpacím laserem dichroickým vazebním členem 67; další optický izolátor 69 je umístěn směrem k vláknu 66.Said amplifier further comprises a second erbium-doped active fiber 66 and coupled to a corresponding pumping laser by a dichroic coupler 67; another optical insulator 69 is positioned toward the fiber 66.

Alternativní možnost, která není ukázána, je tvořena linkovým zesilovačem ve formě jednostupňového zesilovače podle požadavků příslušného použití.An alternative not shown is a line amplifier in the form of a single stage amplifier according to the requirements of the respective application.

Přednostní uspořádání, v němž je použit výše popsaný typ aktivního vlákna ve funkci linkového zesilovače, jak je detailně popsán v přihlášce italského patentu č.MI994A000712 z 14. dubna 1994 téhož přihlašovatele, který je uveden v referencích a jehož obsah je níže shrnut.A preferred arrangement in which the above-described type of active fiber is used as a line amplifier, as described in detail in Italian Patent Application No.MI994A000712 of April 14, 1994 to the same Applicant, which is incorporated herein by reference, the contents of which are summarized below.

Složení a optické vlastnosti aktivních vláken linkového zesilovače jsou shrnuty v následující tabulce:The composition and optical properties of active line amplifier fibers are summarized in the following table:

A12O3A1 2 O3 Ge02 Ge02 La2°3 La2 ° 3 Er2O3 Er 2 O 3 NA ON Xc X c wt%(mol%) wt% (mol%) wt%(mol%) wt% (mol%) wt%(mol%) wt% (mol%) wt%(mol%) wt% (mol%) nm nm 4 (2,6) 4 (2.6) 18 (11,4) 18 (11.4) 1 (0,2) 1 (0.2) 0,2 (0,03) 0.2 (0.03) 0,219 0.219 911 911

kde:where:

wt%= (střední) percentuální váhový obsah oxidu v jádře mol%= (střední) molární obsah oxidu v jádřewt% = (mean) percent oxide content in the core mol% = (mean) molar oxide content in the core

NA= numerická apertura (n]_2-n22) 1/2NA = numerical aperture (n] - 2 - n 2 2) 1/2

Xc= mezní vlnová délka (LPll cut off).X c = LP11 cut off.

Analýzy složení byly provedeny v preformě (před tažením vlákna) mikrosondou na skanovacim elektronovém mikroskopu (SEM Hitachi).Composition analyzes were performed in preform (before fiber drawing) by scanning electron microscope (SEM Hitachi).

Analýzy byly prováděny při 1300násobném zvětšení v diskrétních bodech umístěny podél průměru a vzdálené od sebeAnalyzes were performed at 1300x magnification at discrete points located along the diameter and spaced apart

200 μπι. Zmíněná vlákna byla vyrobena metodou vakuové depozice v trubici z křemenného skla.200 μπι. Said fibers were produced by a vacuum deposition method in a quartz glass tube.

Ve zmíněných vláknech je vestavění germania jako dopantu do S1O2 matrice v jádru vlákna dosaženo během syntézy.In said fibers, the incorporation of germanium dopant into the S1O2 matrix in the fiber core is achieved during synthesis.

Vestavění erbia, hliníku a lanthanu do jádra vlákna jě provedena metodou dopování z roztoku, kdy syntetizovaný materiál jádra vlákna je vložen do roztoku chloridu dopantu ve vodě před vytvořením preformy.The incorporation of erbium, aluminum and lanthanum into the fiber core is accomplished by a solution doping method wherein the synthesized fiber core material is embedded in a solution of dopant chloride in water prior to formation of the preform.

Detailnější popis týkající se metody dotování z roztoku je uveden např. v US patentu č.5,282,079, který je zahrnut v referencích.A more detailed description of the solution doping method is given, for example, in US Patent No. 5,282,079, which is incorporated by reference.

Čerpací lasery 64, 68 jsou přednostně lasery s kvantovou jámou s následujícími vlastnostmmi: emisní vlnová délka λρ = 980 nm maximální optický výstupní výkon Pu = 80 mW Lasery výše uvedeného typu jsou vyráběny např. firmou LASERTRON lne., 37 North Avenue, Burlington, MA(USA).The pumping lasers 64, 68 are preferably quantum well lasers having the following characteristics: emission wavelength λρ = 980 nm maximum optical output power P u = 80 mW Lasers of the above type are manufactured, for example, by LASERTRON Inc., 37 North Avenue, Burlington, MA (USA).

Dichroické vazební členy 63, 6Ί jsou vazební členy typu fused-fibre vyrobené z jednomódových vláken na vlnové délce 980 nm a mající uvnitř pásma 1530 až 1560 nm kolísání výstupního výkonu méně než 0,2 dB v závislosti na polarizaci.Dichroic couplers 63, 6Ί are fused-fiber couplers made from single-mode fibers at a wavelength of 980 nm and having an output power variation of less than 0,2 dB within the 1530 to 1560 nm band depending on polarization.

Dichroické vazební členy výše uvedeného typu jsou známy, dostupné na trhu a vyráběny např. firmou GOULD lne., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, Gelm Burnie, DM (US) nebo firmou SIFAM Ltd., Fibre Optic Division, Woodland Road,Dichroic couplers of the above type are known, commercially available and manufactured, e.g., by GOULD Inc, Fiber Optic Division, Baymeadow Drive, Gelm Burnie, DM (US) or SIFAM Ltd., Fiber Optic Division, Woodland Road,

Devon (GB).Devon (GB).

The optical isolator 61, 65, 69 jsou optické izolátory takového typu, který nezávisí na polarizaci přenášeného signálu s izolací větší než 35 dB a ztrátami odrazem pod -50 dB.The optical isolator 61, 65, 69 are optical insulators of a type that do not depend on the polarization of the transmitted signal with isolation greater than 35 dB and reflection losses below -50 dB.

Použité izolátory např. model MDL 1-15 PIPT-A-S/N 1016 dodávaný ISOWAVE, 64 Harding Avenue, Dover, NNJ (US) nebo model PIFI 1550 IP02 dodávaný ETEK DYNAMICS lne., 1885 Lundy Ave., San Jose, CA (US).Used insulators such as MDL 1-15 PIPT-AS / N 1016 supplied by ISOWAVE, 64 Harding Avenue, Dover, NNJ (US) or PIFI 1550 IP02 supplied by ETEK DYNAMICS Inc., 1885 Lundy Ave., San Jose, CA (US ).

Popsaný linkový zesilovač schopen dodávat maximální celkový výstupní výkon (signály plus spontánní emise) kolem 14 dBm při malosignálovém zisku okolo 30 dB.The described line amplifier is capable of delivering a maximum total output power (signals plus spontaneous emission) of about 14 dBm at low signal gain of about 30 dB.

Za těchto pracovních podmínek celkový vstupní výkon druhého stupně má hodnotu kolem 10 dBm a druhý stupeň pracuje v podmínkách saturace. Celkový výstupní výkon kolísá o méně než 0,2 dBm na jeden dBm změny celkového vstupního výkonu druhého stupně.Under these operating conditions the total input power of the second stage is about 10 dBm and the second stage operates under saturation conditions. The total output power fluctuates by less than 0.2 dBm per dBm of the second stage total input power variation.

Zařízení pro potlačení optického zkreslení způsobeného čtyřvlnovou interakcí podle tohoto vynálezu je popsáno dále s odkazy na obr.3.An apparatus for suppressing optical distortion caused by the four-wave interaction of the present invention is described below with reference to Fig. 3.

Optický obvod 10 obsahuje optický cirkulátor 15 se třemi přístupovými branami v pořadí 11, 12, 13, optický filtr 16 se selektivním odrazem na vlnové délce λ]_ spojený s bránou 12 optického cirkulátoru a selektivní zpožďovací obvod na vlnové délce λ2 obsahujícím úsek jednomódového vlákna 18, jehož jeden konec je spojen s výstupem filtru 16 a optický filtr 19 se selektivním odrazem na vlnové délce λ2 spojený s druhým koncem úseku vlákna 18 . Délka úseku jednomódového optického vlákna 18 je rovna nebo větší než polovina maximální hodnoty Ic z koherenčních délek v/v]_, v/v2, v/v2', v/v2'', zdrojů 1, 2, 2', 2'', kde v je rychlost šíření záření ve vlákně.The optical circuit 10 comprises an optical circulator 15 with three access gates 11, 12, 13, a selective reflection wavelength optical filter 16 coupled to the optical circulator gate 12, and a selective delay circuit at a wavelength λ 2 comprising a single-mode fiber section 18, one end of which is connected to the outlet of the filter 16 and the optical reflection filter 19 with selective reflection at the wavelength λ 2 connected to the other end of the fiber section 18. The length of the single-mode optical fiber section 18 is equal to or greater than half the maximum value of I c of the coherence lengths I / O, I / O 2 , I / O 2 ', I / O 2 '', sources 1, 2, 2' Where v is the rate of propagation of radiation in the fiber.

Filtrem se selektivním odrazem na vlnové délce λ jednoho z komunikačních signálů v WDM komunikačním systému se rozumí optická součástka schopná odrazu významné části záření na vlnové délce uvnitř předem daného vlnového pásma a schopná přenosu významné části záření vně řečeného předem určeného pásma, kde předem určené vlnové pásmo zahrnuje řečenou vlnovou délku λ a neobsahuje vlnové délky ostatních přenášených signálů.A selective reflection filter at the wavelength λ of one of the communication signals in a WDM communication system means an optical component capable of reflecting a significant portion of the radiation at a wavelength within a predetermined wavelength and capable of transmitting a significant portion of the radiation outside said predetermined band. it comprises said wavelength λ and does not include wavelengths of the other transmitted signals.

Optický obvod 10 dále zahrnuje selektivní zpožďovací obvody 17', 17/', z nichž každý je sestaven z úseku 18',The optical circuit 10 further comprises selective delay circuits 17 ', 17' ', each of which is comprised of a section 18',

18''jednomódového optického vlákna , stejně dlouhého nebo delšího než Ic /2, majícího jeden konec připojen k výstupu filtru předcházejícího selektivního zpožďovacího obvodu a druhý konec spojený s optickým filtrem 19', 14, se selektivním odrazem na vlnové délce λ]/, kty '18 '' single mode optical fiber, equal to or longer than 1 c / 2, having one end connected to the filter outlet of the preceding selective delay circuit and the other end coupled to the optical filter 19 ', 14, with selective reflection at wavelength λ] /, kty '

Brány 11 a 13 optického cirkulátoru 15 jsou určeny pro připojení podél komunikačního vedení s optickým vláknem navrženým pro přenos optických signálů na vlnových délkách λχ, λ2, · ^2' ' ·The gates 11 and 13 of the optical circulator 15 are intended to be connected along an optical fiber communication line designed to transmit optical signals at wavelengths λχ, λ2, · ^ 2 ''

Obvod 10 je určen zejména pro připojení podél komunikačního vedení s kaskádou optických zesilovačů, popsaného jako příklad podle obr.l. V tomto případě brány 11 a 13 optického cirkulátoru 15 budou spojeny s výstupem jednoho z optických vláken 84a-84d a vstupem jednoho z linkových zesilovačů 85a-85d.In particular, the circuit 10 is intended to be connected along a communication line with a cascade of optical amplifiers, described as an example of FIG. In this case, the gates 11 and 13 of the optical circulator 15 will be connected to the output of one of the optical fibers 84a-84d and the input of one of the line amplifiers 85a-85d.

Výstup posledního filtru se selektivním odrazem (nejvzdálenějšího od optického cirkulátoru) musí být vhodně zakončen tak, aby bylo zabráněno odrazům rušivého záření do optického cirkulátoru. Pro tento účel může být použita některá z běžných metod známých odborníkům v oboru jako je zakončení úhlovým konektorem s nízkým odrazem 24 . Vhodný konektor je např. model FC/APC vyráběný firmou SEIKOH GIKEN, 296-1 Matsuhidai, Matsudo, Chiba (JP) . Je-li optický obvod 10 umístěn v podél komunikačního vedení v kaskádě s optickými zesilovači, může být zakončení tvořeno dichroickým vazebním členem, který je upraven pro oddělení zbytkového čerpacího záření zesilovače, zapojeným ve směru k obvodu 10, od spontánní emise téhož zesilovače, takže intenzity obou mohou být monitorovány.The output of the last selective reflection filter (furthest from the optical circulator) shall be suitably terminated to prevent reflection of interfering radiation into the optical circulator. For this purpose, any of the conventional methods known to those skilled in the art, such as a low-reflection angled connector 24 may be used. A suitable connector is, for example, the FC / APC model manufactured by SEIKOH GIKEN, 296-1 Matsuhidai, Matsudo, Chiba (JP). If the optical circuit 10 is located along a communication line in a cascade with optical amplifiers, the termination may be formed by a dichroic coupler adapted to separate the residual pumping radiation of the amplifier connected in the direction of the circuit 10 from the spontaneous emission of the same amplifier, both can be monitored.

Optické spoje mezi různými součástkami optického obvodu mohou být provedeny některou ze známých metod např. buttwelding. Optické spoje mezi různými obvody se selektivním zpožděním 17, 17', 17.'', mohou být rovněž provedeny pomocí optických konektorů, přednostně typů s nízkým odrazem, tak, aby odstranění nebo přidání dalších obvodů se selektivním zpožděním mohlo být snadno provedeno.The optical connections between the various components of the optical circuit can be made by any of the known methods, e.g., buttwelding. Optical connections between different selective delay circuits 17, 17 ', 17' 'can also be made using optical connectors, preferably of low reflection type, so that removal or addition of other selective delay circuits can be easily accomplished.

Alternativně je možné vytvořit selektivní zpožďovací linku obsahující optický filtr 16 a selektivní zpožďovací obvody 17, 17', 17.'', podél jednoduchého úseku optického vlákna pomocí filtrů 16, 19, 19', 19'', umístěných podél řečeného úseku optického vlákna ve vzdálenostech mezi sebou větších než Ic/2 dále popsanými metodami. Úsek optického vlákna je proto připojen k bráně 12 optického cirkulátoru. Toto alternativní řešení má výhodu v tom, že nevyžaduje optické spoje mezi rozdílnými součástkami selektivní zpožďovací linky, takže jsou odstraněny příslušné útlumy.Alternatively, it is possible to provide a selective delay line comprising an optical filter 16 and selective delay circuits 17, 17 ', 17''along a single optical fiber section by means of filters 16, 19, 19', 19 '' positioned along said optical fiber section in the optical fiber. spacings greater than I c / 2 by the methods described below. The optical fiber section is therefore connected to the optical circulator gate 12. This alternative solution has the advantage of not requiring optical links between the different components of the selective delay line, so that corresponding attenuations are eliminated.

Tato selektivní zpožďovací linka může být rovněž vytvořena v modulární verzi podle jiného alternativního řešení sestavením daného počtu filtrů se selektivním odrazem podél úseků optického vlákna podle níže popsaných metod ve vzájemných vzdálenostech větších než Ic/2. Úseky optického vlákna tohoto typu mohou být sestaveny pro různé kombinace vlnových délek a pásem filtrů a mohou být buď alternativně spojeny s bránců 12 optického konektoru nebo spojeny vzájemně do série v závislosti na počtu a vlastnostech kanálů určených pro použití v komunikačním systému.This selective delay line may also be provided in a modular version according to another alternative solution by assembling a plurality of selective reflection filters along optical fiber sections according to the methods described below at distances greater than 1 c / 2. Optical fiber sections of this type may be assembled for various combinations of wavelengths and filter bands and may either alternatively be coupled to the optical connector portions 12 or interconnected in series depending on the number and characteristics of the channels to be used in the communication system.

V každé z popsaných verzí není pořadí umístění filtrů se selektivním odrazem 16, 19, 19', 19'', podél selektivní zpožďovací linky kritické vzhledem k tomuto vynálezu: toto pořadí může být změněno v průběhu sestavování řečeného vedení.In each of the described versions, the order of positioning of the selective reflection filters 16, 19, 19 ', 19' 'along the selective delay line is not critical to the present invention: this order may be changed during the assembly of said line.

Optické cirkulátory jsou pasivní optické součástky, obecně se třemi nebo čtyřmi bránami rozmístěných v uspořádané posloupnosti, jednosměrně přenášející vstupní záření z každé brány k dalším následujícím branám a zejména k sousední v pořadí následující bráně. Použité cirkulátory jsou přednostně typu, jehož odezva nezávisí na polarizaci. Optické cirkulátory jsou komerčně dostupné součástky. Použitelné podle tohoto vynálezu jsou např. model CR1500, vyráběný firmou JDS FITEL lne., 570 Heston Drive, Nepean, Ontario (CA) nebo model PIFC-100 vyráběný firmou E-TEK DYNAMICS (již zmíněnou).Optical circulators are passive optical components, generally with three or four gates spaced in an ordered sequence, unidirectionally transmitting input radiation from each gate to the next successive gateways, and in particular to the adjacent successive gateway. The circulators used are preferably of a type whose response does not depend on polarization. Optical circulators are commercially available components. For example, the CR1500 model manufactured by JDS FITEL Inc, 570 Heston Drive, Nepean, Ontario (CA) or the PIFC-100 model manufactured by E-TEK DYNAMICS (already mentioned) are useful herein.

Filtry se selektivním odrazem uzpůsobené pro použití podle tohoto vynálezu jsou např. vlnovodové filtry s Braggovou mřížkou. Odrážejí záření v úzkém vlnovém pásmu a přenášejí záření vně tohoto pásma. Jsou sestaveny z úseku optického vlnovodu např. optického vlákna, podél kterého vykazuje index lomu periodické změny: jestliže se částí signálu odrážejí na každé změně indexu lomu ve fázi s ostatními, vzniká konstruktivní interference a vstupní signál je odražen. Splnění podmínky konstruktivní interference, která odpovídá maximu odrazu, lze vyjádřit vztahem 21= λ3/η, kde 1 je mřížková konstanta mřížky vytvořené změnami indexu lomu, λ3 je vlnová délka vstupního záření a n je index lomu jádra optického vlnovodu. Popsaný jev je uveden v literatuře v souvislosti s Braggovou mřížkou.Selective reflection filters adapted for use in the present invention are, for example, Bragg grating waveguide filters. They reflect radiation in a narrow wavelength band and transmit radiation outside this band. They consist of a section of an optical waveguide, such as an optical fiber, along which the refractive index exhibits periodic changes: if parts of the signal reflect each change in refractive index in phase with others, constructive interference occurs and the input signal is reflected. The fulfillment of the condition of constructive interference corresponding to the maximum reflection can be expressed by 21 = λ 3 / η, where 1 is the lattice constant of the lattice created by changes in the refractive index, λ 3 is the wavelength of input radiation and n is the refractive index of the optical waveguide core. The described phenomenon is mentioned in the literature in connection with the Bragg lattice.

Periodické změny indexu lomu mohou být vytvořeny známými metodami jako např. exponováním úseků optického vlákna zbaveného ochranné vrstvy interferenčními proužky vytvořenými intenzivním ultrafialovým svazkem (takovým, jaký generuje excimerový laser, kmitočtově zdvojený argonový laser nebo kmitočtově zečtyřnásobený Nd:YAG laser), který je schopen interferovat sám se sebou ve vhodném interferometrickém systému např. s křemíkovou fázovou maskou jak je popsáno v US patentu č. 5,351,321. Vlákno a zejména jádro je exponováno UV zářením s periodicky proměnnou intenzitou podél optické osy. V úsecích jádra zasaženého UV zářením dochází k částečnému rozrušení Ge-0 vazeb, což způsobuje trvalou změnu indexu lomu.Periodic refractive index changes can be generated by known methods such as exposing the deprotected optical fiber portions with interference strips formed by an intense ultraviolet beam (such as an excimer laser, a frequency doubled argon laser, or a frequency quadruple Nd: YAG laser) that is capable of interfering with itself in a suitable interferometric system eg with a silicon phase mask as described in US Patent No. 5,351,321. The fiber, and in particular the core, is exposed to UV radiation with a periodically variable intensity along the optical axis. In the sections of the core affected by UV radiation, the Ge-0 bonds are partially disrupted, causing a permanent change in the refractive index.

Výběrem mřížkové konstanty tak, aby byla splněna podmínka konstruktivní interference, je určena střední vlnová délka odraženého pásma dle potřeby.By selecting the lattice constant to satisfy the constructive interference condition, the mean wavelength of the reflected band is determined as needed.

Touto metodou je možné vyrábět filtry s -3dB vlnovým pásmem 0,2 až 0,3 nm s odrazem ve středu pásma do 99%, střední vlnová délka odraženého pásma je při výrobě definovatelná s přesností +- 0,1 nm a mění se s teplotou jen málo kolem 0,02 nm/stupeň.With this method it is possible to produce filters with -3dB wavelength band of 0.2 to 0.3 nm with reflection in the middle of the band up to 99%, the mean wavelength of the reflected band is definable during production with accuracy of + - 0.1 nm and varies with temperature only about 0.02 nm / degree.

Vlnové délky zdrojů 1, 2, 2', 2'', mají toleranční pásmo širší než +- 0,2 až 0,3 nm a pásmové filtry s odpovídající šířkou mohou být dodány. Pro zdroje na bázi např. běžně používaných polovodičových laserů je emitovaná vlnová délka určena s přesnosti typicky +- 1 nm.The wavelengths of the sources 1, 2, 2 ', 2' 'have a tolerance band wider than + - 0.2 to 0.3 nm and bandwidth filters of corresponding width can be supplied. For sources based on, for example, commonly used semiconductor lasers, the emitted wavelength is determined with an accuracy of typically + - 1 nm.

Optické vláknové filtry s Braggovou mřížkou mohou být vyrobeny s uvedenými vlastnostmi: šířka pásma odrazu může být větší než 0,2 až 0,3 nm, je-li použita mřížka s proměnnou mřížkovou konstantou podle metody známé např. z článku P.C.Hilla a dalších publikovaném v Electronic Letters, vol.30, No.14, ze 7.7.1994, strany 1172-1174.Optical fiber filters with Bragg grating can be produced with the following characteristics: the reflection bandwidth can be greater than 0.2 to 0.3 nm when a variable grating constant grating is used according to a method known, for example, from PCHilla and others published in Electronic Letters, vol.30, No.14, from 7.7.1994, pages 1172-1174.

Je-li vzhledem k pracovním podmínkám v optickém komunikačním vedení, ve kterém je použito zařízení dle obr.3, nutno kompenzovat chromatickou disperzi na vlnových délkách komunikačních signálů, pak optické vláknové filtry s Braggovou mřížkou s proměnnou mřížkovou konstantou a mající charakteristiky např. podle článku F. Ouelletteho publikovaném v Optics Letters, vol.12, No.10, strany 847-849 z října 1987, mohou být použity jako filtry se selektivním odrazem 16, 19, 19', 19' ' .If it is necessary to compensate the chromatic dispersion at the wavelengths of the communication signals due to the operating conditions in the optical communication line in which the device according to Fig. 3 is used, then optical fiber filters with variable grating constant having Bragg grating F. Ouellette, published in Optics Letters, vol. 12, No.10, pages 847-849 of October 1987, can be used as selective reflection filters 16, 19, 19 ', 19' '.

Jestliže používáme optický obvod 10 v prostředí se značnými teplotními změnami, optické vláknové filtry 16, 19,If we use optical circuit 10 in an environment with significant temperature changes, fiber optic filters 16, 19,

19', 19'' mohou vyžadovat použití stabilizace.19 ', 19' 'may require the use of stabilization.

Činnost zařízení na obr.3 lze popsat následujícím způsobem: signály o vlnových délkách λ]., λ£, Xg', ^2 vstupují bránou 11 optického cirkulátoru 15 a šíří se od něj k bráně cirkulátoru 12. Pak signály vstupují do filtru se selektivním odrazem 16. Signál o vlnové délce λ]_ je odražen od brány 12 cirkulátoru a šíří se k bráně 13 cirkulátoru. Záření s vlnovou délkou ležící mimo úzkého pásma se středem na λ]_ (v tomto záření jsou obsaženy všechny zbývající signály o vlnových délkách λ2, λ2', λ2' ' ) místo toho procházejí filtrem 16 a přicházejí přes úsek jednomódového optického vlákna 18 do filtru se selektivním odrazem 19, který odráží záření na vlnové délce /2 a přenáší ostatní signály. Signál o vlnové délce /2 se vrací zpět přes vlákno a filtr 16 do brány 12 optického cirkulátoru, kde je smísen se signálem o vlnové délce . Vlivem dvojího průchodu úsekem optického vlákna 18 je signál o vlnové délce λ 2 fázově dekorelován vůči signálu o vlnové délce λχ, a je fázově posunut o délku Ic větší než je koherenční délka zdrojů a 2. Signály na ostatních vlnových délkách λ 2', Á2' ' procházejí filtrem 19 a úsekem optického vlákna 18 ' do filtru 19', na kterém je signál o vlnové délce 1^2 odražen.The operation of the device in Fig. 3 can be described as follows: signals of wavelengths λ, λ, Xg ', β 2 enter through the gate 11 of the optical circulator 15 and propagate therefrom to the gate of the circulator 12. Then the signals enter the filter with selective Reflection 16. The wavelength signal is reflected from the circulator gate 12 and propagates to the circulator gate 13. The wavelengths lying outside the narrow band centered on λ] (all remaining wavelength signals λ2, λ2 ', λ2''are included in this radiation) instead pass through the filter 16 and pass through the single-mode optical fiber section 18 into the filter with a selective reflection 19 that reflects radiation at wavelength / 2 and transmits other signals. The wavelength signal is returned through the fiber and filter 16 to the optical circulator gate 12 where it is mixed with the wavelength signal. Due to the double passage of the optical fiber section 18, the wavelength signal λ 2 is phase decorated with respect to the wavelength signal λχ, and is phase-shifted by a length I c greater than the coherence length of the sources 2. '' pass through the filter 19 and the optical fiber section 18 'to a filter 19' on which a signal of wavelength 1 2 is reflected.

Potom tento signál se vrací zpět k bráně 12 optického cirkulátoru fázově posunutý o délku větší než 2 Ic vzhledem k signálu na vlnové délce λχ a o délku větší než Ic vzhledem k signálu na vlnové délce λ 2 , takže je fázově posunut o délku větší než je koherenční délka vzhledem ke každému ze dvou signálů a proto fázově dekorelován s oběma.Then this signal returns to the optical circulator gate 12 phase shifted by a length greater than 2 I c relative to the signal at wavelength λχ and by a length greater than I c relative to the signal at wavelength λ 2 so that it is phase shifted by a length greater than is the coherence length with respect to each of the two signals and is therefore phase decorated with both.

Konečně signál na vlnové délce Ίνχ Íe odražen filtrem 19' ' . Vlivem dvojího průchodu úsekem optického vlákna 18' z se smísí s ostatními signály fázově posunutými o délku větší než je koherenční délka vzhledem ke každému z nich a proto je s nimi fázově dekorelován.Finally, the signal at the wavelength Ίνχ e is reflected by a 19 '' filter. Due to the double passage of the optical fiber portion 18 ' , it is mixed with the other signals phase shifted by a length greater than the coherence length with respect to each of them and is therefore phase decorated with them.

Konečně se signály šíří z brány 12 optického cirkulátoru k bráně 13 cirkulátoru , který je spojen s optickým komunikačním vedením, jak je ukázáno na obr.l.Finally, the signals propagate from the optical circulator gate 12 to the circulator gate 13, which is connected to the optical communication line, as shown in Fig. 1.

Výše uvedený popis může být bezprostředně rozšířen na větší počet signálů jiných vlnových délek. Zařízení lze snadno upravit pro funkci s tolika komunikačními signály na různých vlnových délkách, kolik je třeba, připojením jednoho selektivního zpožďovacího obvodu pro každý komunikační kanál následovně za prvním v jakémkoliv pořadí.The above description may be immediately extended to a plurality of signals of other wavelengths. The device can be easily adapted to function with as many communication signals at different wavelengths as needed by connecting one selective delay circuit for each communication channel following the first in any order.

Toto zařízení lze snadno upravit po jeho vyrobení tak, aby mohlo být znovu sestaveno pro žádaný počet kanálů.This device can be easily modified after it has been manufactured to be re-assembled for the desired number of channels.

Výše uvedený popis zařízení pro potlačení optického zkreslení podle obr.3 se vztahuje na přednostní uspořádání téhož, kde řečené zařízení obsahuje jeden filtr se selektivním odrazem pro každý přenášený komunikační signál.The above description of the optical distortion suppression device of FIG. 3 relates to a preferred embodiment of the same, wherein said device comprises one selective reflection filter for each transmitted communication signal.

Navíc k tomuto přednostnímu uspořádání může být zařízení zhotoveno podle alternativního uspořádání, ve kterém pouze přizpůsobeny některé z komunikačních kanálů jsou k filtrům se selektivním odrazem oddělené vzájemně od sebe úseky jednomódového vlákna o délkách větších než polovina koherenční délky signálů, zatímco zbývající komunikační kanály jsou odraženy jedním nebo více reflektory s dostatečnou šířkou pásma odrazu. Tato konfigurace umožňuje upravit některé z FWM signálů generované směrem k zařízení pro redukci optického zkreslení tak, aby byly fázově dekorelovány vzhledem k odpovídajícím FWM signálům generovaným směrem od zařízení.In addition to this preferred arrangement, the device may be fabricated according to an alternative arrangement in which only some of the communication channels are separated from one-mode fiber lengths longer than half the coherence length of the signals to the selective reflection filters, while the remaining communication channels are reflected by one or more reflectors with sufficient reflection bandwidth. This configuration makes it possible to adjust some of the FWM signals generated towards the optical distortion reducing device to be phase decorated relative to the corresponding FWM signals generated away from the device.

ExperimentExperiment

Pro ověření funkce zařízení pro potlačení optického zkreslení porovnal přihlašovatel v průběhu experimentu optické komunikační vedení podle vynálezu s klasickým typem komunikačního vedení.To verify the operation of the optical distortion suppression device, the Applicant compared the optical communication line according to the invention with the classical type of communication line during the experiment.

Experimentální uspořádání bude nyní popsáno s odvoláním na obr.4.The experimental setup will now be described with reference to FIG.

Dva koherentní optické zdroje jsou označeny 31 a 32. Jsou to dva laditelné polovodičové lasery s externím rezonátorem , model HP81678A vyráběné HEWLETT PACKARD Co., Rockwell, DM (US) a model TSL-80 vyráběné firmou SANTEC, Micom Valley Tohkadai, Kamsue, Komaki, Aichi 485 (JP) . Šířka čáry těchto zdrojů je asi Δν = 100 kHz. Ze vztahu Ic= v/ πΔν , kde v je rychlost šíření záření podél vlákna, získáme hodnotu Ic = 650 m koherenční délky ve vláknu pro použité zdroj e.Two coherent optical sources are labeled 31 and 32. They are two tunable semiconductor lasers with external resonator, model HP81678A manufactured by HEWLETT PACKARD Co., Rockwell, DM (US) and model TSL-80 manufactured by SANTEC, Micom Valley Tohkadai, Kamsue, Komaki Aichi 485 (JP). The line width of these sources is about Δν = 100 kHz. From the equation I c = v / πΔν, where v is the velocity of radiation along the fiber, we obtain the value of I c = 650 m coherence length in the fiber for the source e used.

Polarizace signálu ze zdroje 32 byla nastavena shodně s polarizaci signálu ze zdroje 31 pomocí zařízení pro ovládání polarizace, které je umístěno na výstupu zdroje 32 a je sestaveno ze dvou prvků otočných kolem osy a tvořené dvěma cívkami jednomódového optického vlákna o průměru 20 až 40 mm. Dva signály se shodnou polarizací jsou sečteny -3 Db vazebním členem 34 a dodány do boosteru 35 model TPA/E-MW dříve zmíněného a dodávaného přihlašovatelem.The polarization of the signal from the source 32 was set equal to the polarization of the signal from the source 31 by means of a polarization control device located at the output of the source 32 and composed of two elements rotatable about an axis and formed by two coils of single-mode optical fiber 20-40 mm in diameter. The two signals with the same polarization are summed by the -3 Db coupler 34 and supplied to the booster 35 of the TPA / E-MW model previously mentioned and supplied by the applicant.

Zesílené signály jsou vysílány do prvního stupně přenosového vedení sestávajícího se z optického vlákna s posunutou disperzí 3 6 o délce = 13,8 km. Vlákno má nulovou disperzi v okolí vlnové délky 1543 nm, sklon disperzní křivky je kolem 0,1 ps/(nm^. km) a absorpce činí kolem 0,21 dB/km pro použité vlnové délky.The amplified signals are transmitted to the first stage of the transmission line consisting of the dispersed dispersed optical fiber with a length of 13.8 km. The fiber has a zero dispersion around the wavelength of 1543 nm, the slope of the dispersion curve is about 0.1 ps / (nm ^ km) and the absorption is about 0.21 dB / km for the wavelengths used.

Obvod 20 pro potlačení optického zkreslení byl spojen s koncem optického vlákna 36. Obsahuje optický cirkulátor 15, model CR1500, dodávaný již zmíněným JDS FITE, připojeným bránou 11 k optickému vláknu 36; optický vláknový filtr s Braggovou mřížkou 16 připojený k bráně 12 optického cirkulátoru a který vykazuje maximální odraz na vlnové délce 1543,7 nm; jednomódové optické vlákno 18, které je připojeno k výstupu filtru 16 a je 460 m dlouhé a jeho délka je proto větší než polovina koherenční délky ( v případech použitých zdrojů činí kolem 325 m); optický vláknový filtr s Braggovou mřížkou 19 připojený k vláknu 18 s vhodně vybranými spektrálními vlastnostmi, které byly v průběhu experimentu dostavovány k vlnovým délkám signálů.The optical distortion suppression circuit 20 has been coupled to the end of the optical fiber 36. It comprises an optical circulator 15, model CR1500, supplied by the aforementioned JDS FITE, connected by a gate 11 to the optical fiber 36; an optical fiber filter with a Bragg grating 16 connected to the optical circulator gate 12 and having a maximum reflection at a wavelength of 1543.7 nm; a single-mode optical fiber 18, which is connected to the outlet of the filter 16 and is 460 m long and is therefore greater than half the coherence length (about 325 m in the case of the sources used); an optical fiber filter with a Bragg lattice 19 attached to a fiber 18 with suitably selected spectral properties that were adjusted to the wavelengths of the signals during the experiment.

Obr.5 ukazuje spektrální závislost 47 výkonu odraženého popsaným filtrem 16 spojeným do série s jedním s filtrů 19 použitých během experimentu. Pro toto měření byly filtry připojeny ke střední bráně optického cirkulátoru dle experimentálního uspořádání na obr. 4. Závislost 47 , vztažená k měřítku na levé straně grafu, ukazuje výkon měřený na výstupní bráně řečeného optického cirkulátoru, zatímco signál o spektrálním výkonu ukázaném na obr. 5 závislostí 48 (vztaženou k měřítku na levé straně grafu) byl přítomen na vstupní bráně cirkulátoru samotného.Figure 5 shows the spectral dependence 47 of the power reflected by the described filter 16 coupled in series with one of the filters 19 used during the experiment. For this measurement, the filters were connected to the central gate of the optical circulator according to the experimental arrangement in Fig. 4. The dependence 47, relative to the scale on the left side of the graph, shows the power measured at the output gate of said optical circulator while the spectral power signal shown in Fig. 5. Dependence 48 (relative to the scale on the left side of the graph) was present at the entrance gate of the circulator itself.

Optický obvod 20 dále obsahuje laditelný interferenční filtr 21 připojený k výstupu filtru 19 a nastavený tak, aby přenášel vlnovou délku generovaného FWM signálu a aby potlačil složky na vlnových délkách zbytkových signálů po průchodu záření filtry 16 a 19. Filtr 21 byl připojen ke vstupu -3 dB vazebního členu 22, jehož druhý vstup byl připojen k bráně 13 optického cirkulátoru 15. Spoje mezi optickými prvky byly provedeny metodou butt-welding.The optical circuit 20 further comprises a tunable interference filter 21 coupled to the output of the filter 19 and configured to transmit the wavelength of the generated FWM signal and to suppress components at the wavelengths of the residual signals after radiation of filters 16 and 19. The filter 21 was connected to input -3 dB coupler 22, the second input of which was connected to the gate 13 of the optical circulator 15. The connections between the optical elements were made by butt-welding.

Záření generované FWM v prvním stupni prochází filtrem 21 a vazebním členem 22, které nejsou zachyceny na obecném schématu obvodu potlačujícího zkresleni 10 popsaným na obr.3, do druhého stupně komunikačního vedení.The radiation generated by the FWM in the first stage passes through the filter 21 and coupler 22, which are not captured in the general circuit diagram of the distortion suppression circuit 10 described in Figure 3, to the second stage of the communication line.

Průchod tohoto záření je umožněn z následujícího důvodu: experiment je vztažen k případu komunikačních signálů pouze na dvou vlnových délkách; za těchto podmínek má signál generovaný FWM vlnovou délku odlišnou od obou signálů a jeho šíření podél komunikačního vedení může být potlačeno pomocí filtrů; tato metoda filtrace FWM záření by nemohla být použita, jak bylo dříve ukázáno, v obecnějším případě většího počtu komunikačních kanálů, kdy vlnové délky signálů generovaných FWM mohou kolidovat s vlnovými délkami samotných kanálů a proto nemohou být odfiltrovány; aby bylo možno provést experiment pouze se dvěma komunikačními kanály, který by ověřil, jak jsou signály vznikající při použití FWM sčítány (tento experiment má být proto významný i pro obecnější případy), je nezbytné zajistit průchod záření generovaného FWM v prvním stupni do druhého stupně; filtr 21 a vazební člen 22 to dovolují.The passage of this radiation is allowed for the following reason: the experiment is related to the case of communication signals at only two wavelengths; under these conditions, the signal generated by the FWM has a wavelength different from both signals and its propagation along the communication line can be suppressed by means of filters; this method of filtering FWM radiation could not be used, as previously shown, in the more general case of a plurality of communication channels where the wavelengths of the signals generated by the FWMs can collide with the wavelengths of the channels themselves and therefore cannot be filtered out; in order to carry out an experiment with only two communication channels to verify how the signals generated by the FWM are summed (this experiment should therefore be relevant for more general cases), it is necessary to ensure the passage of radiation generated by the FWM in the first stage to the second stage; the filter 21 and the coupler 22 allow this.

Vazební členy -2dB 22 a 34 jsou typu fused/f ibre dodávané již zmíněnou firmou GOULD.The -2dB couplers 22 and 34 are of the fused / f ibre type supplied by GOULD.

Následující obvod 20 byl linkový zesilovač 37 , podrobněji model OLA/E-MW vyráběný přihlašovatelem, který je založen na erbiem dopovaném aktivním vlákně opticky čerpaném na vlnové délce λρ = 980 nm. Tento linkový zesilovač má při celkovém výkonu vstupních kanálů -20 dBm zisk kolem 30 dB.The following circuit 20 was a line amplifier 37, more particularly the Applicant's OLA / E-MW model based on erbium-doped active fiber optically pumped at a wavelength λ ρ = 980 nm. This line amplifier has a gain of around 30 dB at a total input channel power of -20 dBm.

Celkový výstupní optický výkon (signály plus zesílená spontánní emise) činí naopak kolem 12 až 14 dBm.The total optical output power (signals plus amplified spontaneous emission), on the other hand, is about 12 to 14 dBm.

Signály vycházející z linkového zesilovače 37 byly přivedeny do druhého stupně přenosového vedení sestávající se z jednomódového optického vlákna s posunutou disperzí 38 o délce Lg = 5,1 km. Toto vlákno má nulovou disperzi na vlnové délce 1545 nm, sklon disperzní křivky je kolem 0,1 ps/(nm2. km) a absorpci na používaných vlnových délkách kolem 0,21 dB/km.The signals coming from the line amplifier 37 were fed to a second stage transmission line consisting of a single-mode dispersed dispersed optical fiber 38 with a length Lg = 5.1 km. This fiber has a zero dispersion at a wavelength of 1545 nm, a slope of the dispersion curve is about 0.1 ps / (nm 2 km) and an absorption at the wavelengths used about 0.21 dB / km.

Po průchodu optickým vláknem 38 byly signály analyzovány optickým spektrálním analyzátorem 39, model MS9030A/MS9701B vyráběného firmou ANRITSU Corp., 5-100-27 Minato-ku, Tokyo (JP).After passing through the optical fiber 38, the signals were analyzed by an optical spectral analyzer 39, model MS9030A / MS9701B manufactured by ANRITSU Corp., 5-100-27 Minatoku, Tokyo (JP).

Obr. 6A a 6B ukazují výkonové grafy FWM signálů generovaných podél optických vláken 3 6 a 38 měřených při pevné vlnové délce zdroje 31 v závislosti na změně vlnové délky zdroje 32. Při tomto měření bylo každé z obou vláken spojeno přímo s nastavitelným atenuátorem připojeným k výstupu zesilovače 35 a k spektrálnímu analyzátoru 39 s dočasným vyřazením ostatních součástí optického obvodu a při výkonu 2 až 4 mW v každém kanálu dodávaném na vstup vlákna. Výkonové hodnoty v μΝ jsou uvedeny na obr. 6A a 6B a normovány ke vstupním signálům o 1 mW (0 dBm) výkonu na kanál podle vztahu:Giant. Figures 6A and 6B show power graphs of FWM signals generated along optical fibers 36 and 38 measured at a fixed wavelength of the source 31 as a function of the change in the wavelength of the source 32. In this measurement, each of the two fibers was connected directly to an adjustable attenuator connected to the amplifier 35 and a spectral analyzer 39 temporarily disabling the other components of the optical circuit and at a power of 2-4 mW in each channel fed to the fiber input. The power values in μΝ are shown in Figures 6A and 6B and standardized to input signals of 1 mW (0 dBm) power per channel according to:

PFWM^norm^ ~ PFWM/(Pin31 · Pin32)2' kde pin3i , pin32 jsou výkonové hodnoty vstupních optických nosných. Polarizace signálu ze zdroje 32 byla rotována zařízením 33 až FWM signál měřený na výstupu vlákna 36 nebo výstupu vlákna 38 dosáhl maxima.PFWM ^ norm ^ PFWM / (P in 31 · P in 32) 2 'where pi n 3i, pi n 32 are the power values of the optical input carriers. The polarization of the signal from the source 32 was rotated by the device 33 to the FWM signal measured at the fiber output 36 or the fiber output 38 reached maximum.

Pro vlákno 36 (obr.oA) byla vlnová délka λ]_ optického zdroje 31 pevná na 1533,58 nm a měření výkonu generovaného FWM bylo prováděno v závislosti na změně vlnové délky ky.For fiber 36 (FIG. 0A), the wavelength λλ of the optical source 31 was fixed at 1533.58 nm and the measurement of the power generated by the FWM was performed as a function of the wavelength change γ.

optického zdroje 32 mezi hodnotami 1542,80 nm a 1543,80 nm s krokem přibližně 0,05 nm. Výsledky měření jsou označeny plnými čtverečky na obr.cA spojenými čarou 41. Tři vrcholy jsou zřetelně patrny na vlnových délkách 1543,05 nm, 1543,51 nm a 1543,66 nm; podle názoru přihlašovatele tento jev lze vysvětlit skutečností, že na výše zmíněných vlnových délkách je hodnota disperze ve vlákně 36 použitém při experimentu nulová a podmínka fázového synchronismu je splněna.an optical source 32 between 1542.80 nm and 1543.80 nm in steps of approximately 0.05 nm. The measurement results are indicated by solid squares in Fig. A connected by line 41. The three peaks are clearly visible at 1543.05 nm, 1543.51 nm and 1543.66 nm; in the applicant's view, this phenomenon can be explained by the fact that at the above-mentioned wavelengths the dispersion value in the fiber 36 used in the experiment is zero and the phase synchronism condition is met.

Numerická simulace na modelu popsaná v Journal of Lightwave Technology, vol.10, No.11, listopad 1992, strany 1553-1561 byla provedena pro optické vlákno 3 6 tvořeného třemi segmenty DS vlákna s nulovou disperzí na λο1 = 1543,05 nm, λο2 = 1543,51 nm, λο3 = 1543,66 nm.The numerical simulation on the model described in Journal of Lightwave Technology, vol.10, No.11, November 1992, pages 1553-1561 was performed for an optical fiber 3 6 consisting of three segments of zero dispersion DS fiber at λ ο 1 = 1543,05 nm , λ ο 2 = 1543.51 nm, λ ο 3 = 1543.66 nm.

Ostatní parametry použité v modelu tří segmentů vlákna jsou následující:The other parameters used in the three-segment fiber model are as follows:

útlum α = 0,21 dB/km index lomu skla průměr módového pole nelineární susceptibilita 3.řádu n = 1,45attenuation α = 0,21 dB / km glass refractive index mode field average nonlinear 3rd order n = 1,45

MFD = 8 umMFD = 8 µm

Xim= 4,2 6.10“14m3/J strmost křivky chromatické disperzeX im = 4.2 6.10 " 14 m 3 / J slope of the chromatic dispersion curve

Dc'= 0,1 ps/(nm2. km)Dc '= 0.1 ps / (nm2. Km)

Vypočítaný normovaný výkon intermodulačních špiček Pj?v®4 na vlnových délkách signálu X]_= 1533, 58 nm a λ2 ležící mezi 1542,80 nm a 1543,80 nm je ukázán na obr.6B závislostí 42.The calculated normalized power of the intermodulation peaks Pj? V? 4 at the wavelengths of the signal λ = 1533, 58 nm and λ 2 lying between 1542.80 nm and 1543.80 nm is shown in Fig. 6B of the dependencies 42.

Z porovnání závislostí 41 a 42 je patrno, že profil FWM intermodulačních špiček vyjádřený z modelu je kvalitativně obdobný experimentálně získanému profilu. Z toho lze dovozovat, že optické vlákno s disperzními vlastnostmi předpokládanými v modelu, použitém v simulaci, představuje přesný model skutečného optického vlákna 36 ve vyšetřovaném vlnovém pásmu zejména s ohledem na generování FWM signálů.Comparison of dependencies 41 and 42 shows that the FWM profile of intermodulation peaks expressed from the model is qualitatively similar to the experimentally obtained profile. From this it can be deduced that the optical fiber with the dispersion properties envisaged in the model used in the simulation represents an accurate model of the actual optical fiber 36 in the wavelength examined, particularly with respect to the generation of FWM signals.

Obr.6B ukazuje odpovídající výsledky pro vlákno 38, použité ve druhém stupni experimentálního zařízení. Křivka 43, spojující experimentálně naměřené body, zachycuje normovaný výkon generovaných FWM signálů pocházející od intermodulace mezi signálem o vlnové délce λ2 = 1534,84 nm a signálem o vlnové délce λ2 měnící se od 1544,10 nm do 1546,00 nm s krokem 0,1 nm. Dvě špičky jsou na 1544,80 nm aFig. 6B shows the corresponding results for fiber 38 used in the second stage of the experimental apparatus. The curve 43, connecting the experimentally measured points, captures the normalized power of the generated FWM signals originating from the intermodulation between a signal of wavelength λ 2 = 1534.84 nm and a signal of wavelength λ 2 varying from 1544.10 nm to 1546.00 nm in steps 0.1 nm. The two peaks are at 1544.80 nm and

1545,40 nm.1545.40 nm.

Rovněž v tomto případě se dobře shodují experimentální závislosti 43 a 44 s numerickou simulací na modelu optického vlákna 38, složeném ze dvou segmentů s nulovou disperzí na vlnových délkách λθΐ - 1544, 80 nm a Xq2 = 1545, 40 nm a s ostatními parametry shodnými s těmi, které byly použity pro simulaci optického vlákna 36.Also in this case, the experimental dependencies 43 and 44 coincide well with the numerical simulation of the optical fiber model 38, composed of two zero dispersion segments at wavelengths λθΐ - 1544, 80 nm and Xq2 = 1545, 40 nm and with other parameters identical to those which were used for optical fiber simulation 36.

Data získaná pro disperzi optických vláken 36 a 38 byla použita pro následnou numerickou simulaci celkového chování zařízení pro potlačení optického zkreslení ukázaného na obr.4. Simulovaná data byla porovnána s experimentálními výsledky na obr.7.The data obtained for the dispersion of the optical fibers 36 and 38 was used for subsequent numerical simulation of the overall behavior of the optical distortion suppression device shown in FIG. The simulated data were compared with the experimental results in Fig. 7.

Obr.7 ukazuje normované výkony p FWM signálů generovaných intermodulací mezi prvním signálem o vlnové délce λχ = 1533,7 nm a druhým signálem o vlnové délce Á2, která je proměnná. Získané výsledky jsou uvedeny jak s připojeným, tak i bez připojeného obvodu 20 dle obr.4 pro potlačení optického zkreslení.Fig. 7 shows the standardized power p of FWM signals generated by intermodulation between the first signal of wavelength λχ = 1533.7 nm and the second signal of wavelength λ 2, which is variable. The results obtained are shown both with and without circuit 20 of FIG. 4 for suppressing optical distortion.

Experimenty byly provedeny pro tři hodnoty vlnové délky Ag druhého signálu, λ2χ = 1545,50 nm, λ22 = 1546,70 nm a λ23 = 1547,80 nm. Místo filtru 19, ukázaného na schématu na obr.4, je použit předešle popsaný typ, připojený metodou butt-welding, který má střed odrazného pásma na odpovídající vlnové délce.Experiments were performed for three values of the wavelength Ag of the second signal, λ2χ = 1545.50 nm, λ22 = 1546.70 nm and λ23 = 1547.80 nm. Instead of the filter 19 shown in the diagram of FIG. 4, the previously described butt-welding type having the center of the reflection band at the corresponding wavelength is used.

Numerické simulace byly naopak provedeny pro hodnoty Xg mezi 1544 nm a 1549 nm.Numerical simulations were performed for Xg values between 1544 nm and 1549 nm.

Na x-ové ose grafu na obr.7 je ukázána hodnota Xg·The x-axis of the graph in Fig. 7 shows the value of Xg ·

Naproti tomu hodnoty na y-ové ose jsou hodnoty parametru p, které odpovídají normované hodnotě rozdílu mezi výkonem Pp^ítot) (celkový PpwM výkon) FWM signálů měřených na výstupu zařízení a součtu výkonů PfWM(D a fFWM(2); z nichž druhý představuje výkony měřené na výstupu druhého stupně, FWM signálů generovaných zvlášť podél prvního a druhého stupně tj . podél vláken 36 a 38 podle schématu na obr.4.On the other hand, the values on the y-axis are the values of the parameter p, which correspond to the standardized value of the difference between the power Pp (counter) (total PpwM power) of FWM signals measured at the device output and the sum of PfWM power (D af FWM (2); represents the power measured at the output of the second stage, the FWM signals generated separately along the first and second stages, i.e. along the fibers 36 and 38 according to the diagram in FIG.

Podrobněji vzato je parametr p dán následujícím výrazem:More specifically, the parameter p is given by the following expression:

(íot) - 0) + (2))(iot) - 0) + (2))

2· yjPpwM (0- Pfwm (2)2 · yjPpwM (0- Pfwm)

Abychom mohli odhadnout ρ , bylo nutno změřit kromě celkového výkonu vycházejícího ze zařízení pro každou experimentální vlnovou délku X2 i výkony FWM signálů vycházející z druhého stupně, které by byly generovány podél prvního a druhého stupně bez interference.In order to estimate ρ, it was necessary to measure, in addition to the total power coming from the device for each experimental wavelength X2, the power of FWM signals coming from the second stage, which would be generated along the first and second stages without interference.

Optický výkon PpwM^1) FWM signálu podél prvního stupně, vycházející ze zařízení, může být přímo změřen dočasným připojením spektrálního analyzátoru 39 k výstupu zesilovače nebo k výstupu druhého stupně a vydělením této hodnoty známou hodnotou útlumu vlákna 38,tvořícím druhý stupeň.The optical power of the PWM ( 1 ) FWM signal along the first stage exiting the device can be directly measured by temporarily connecting the spectrum analyzer 39 to the amplifier output or the second stage output and dividing this value by the known attenuation value of the fiber 38 constituting the second stage.

Optický výkon Pp^(2) signálu, pocházejícího z FWM podél druhého stupně, lze měřit při připojeném zařízení pro potlačení optického zkreslení 20 dočasným rozpojením optického spoje mezí výstupem filtru 21 a vazebním členem 22, abychom zabránili FWM signálům, generovaným v prvním stupni, vstoupit do druhého stupně, aniž bychom ovlivnili kanálový výkon vstupující do druhého stupně.The optical power of the Pp (2) signal originating from the FWM along the second stage can be measured with the optical distortion suppression device 20 connected by temporarily disconnecting the optical link between the filter output 21 and the coupler 22 to prevent the FWM signals generated in the first stage to the second stage without affecting the channel power entering the second stage.

Není-li zapojen obvod 20 potlačující zkreslení, optický výkon Pj?wM(2)je místo toho měřen při dočasném nahrazení optického vlákna 36 prvního stupně atenuátorem s odpovídajícím útlumem tak, aby bylo potlačeno generování FWM signálů beze změny kanálového výkonu vstupujícího do druhého stupně.If the distortion suppressor circuit 20 is not connected, the optical power PjwM (2) is instead measured by temporarily replacing the first stage optical fiber 36 with an attenuator with adequate attenuation to suppress the generation of FWM signals without changing the channel power entering the second stage.

Body 51, 52, 53 v grafu na obr.7 ukazují experimentální výsledky na třech zmíněných vlnových délkách λ2ΐ, λ22 a ^23 vzhledem k případu, kdy je obvod 20 pro potlačení optického zkreslení zapojen mezi první a druhý stupeň zařízení na obr.4.Points 51, 52, 53 in the graph of Fig. 7 show the experimental results at the three wavelengths λ2ΐ, λ22 and 2323 given the case where the optical distortion suppression circuit 20 is connected between the first and second stages of the device of Fig. 4.

Je třeba se zmínit, že parametr p má trvale nulovou hodnotu.It should be noted that the parameter p is permanently zero.

Celkový výkon, generovaný FWM, v druhém stupni odpovídá pro každou vlnovou délku λη součtu FWM signálu generovaných v obou stupních . Proto jakýkoliv dodatečný jev způsobený interferencí mezi oběma FWM signály v jednotlivých stupních je eliminován.The total power generated by the FWM in the second stage corresponds for each wavelength λη to the sum of the FWM signals generated in both stages. Therefore, any additional phenomenon caused by interference between the two FWM signals at each stage is eliminated.

Není-li obvod pro potlačení zkreslení 20 zapojen, je výstup vlákna 36 přímo připojen ke vstupu zesilovače 37 v zařízení na obr.4, je naopak výše zmíněná interference účinná, jak potvrzují měření ukázaná na grafu na obr.7 v bodech 54, 55, 56. V obou prvních případech je celkový výkon FWM signálů na výstupu zařízení větší než součet výkonů FWM signálů generovaných v prvním a druhém stupni o zhruba 80%.If the distortion suppression circuit 20 is not wired, the fiber output 36 is directly connected to the amplifier 37 input in the device of FIG. 4, but the above interference is effective, as confirmed by the measurements shown in the graph of FIG. 56. In both first cases, the total power of the FWM signals at the device output is greater than the sum of the power of the FWM signals generated in the first and second stages by about 80%.

V případě měření 56 je celkový výkon FWM signálu na výstupu zařízení vzhledem k vlnové délce druhého signálu λ2 = λ23 nižší než součet výkonů FWM signálů v obou stupních; v tomto případě je interference dvou FWM signálů z obou stupňů částečně destruktivní a připojení optického obvodu 20 pro potlačení zkreslení zvyšuje hodnotu zkreslení vlivem FWM než když je obvod 20 odpojen.In the case of measurement 56, the total power of the FWM signal at the device output relative to the wavelength of the second signal λ2 = λ23 is less than the sum of the power of the FWM signals in both stages; in this case, the interference of the two FWM signals from both stages is partially destructive and the connection of the distortion suppression optical circuit 20 increases the FWM distortion value than when the circuit 20 is disconnected.

Tento protiklad je možný pouze tehdy, jestliže obecně nelze přesně určit signálové vlnové délky a disperzi optického přenosového vedení. Jak je obecně vysvětleno, nelze předpokládat nej lepší možné podmínky; vždy je naopak možné, že s ohledem na neurčitost nebo díky malým změnám jednoho z parametrů se objeví podmínka pro positivní interferenci mezi FWM signály v jednotlivých stupních.This contradiction is only possible if it is generally not possible to accurately determine the signal wavelengths and dispersion of the optical transmission line. As generally explained, the best possible conditions cannot be assumed; on the contrary, it is always possible that, due to uncertainty or due to small changes in one of the parameters, a condition for positive interference between FWM signals in the individual stages appears.

Tento vynález zabraňuje vytvoření nepříznivé podmínky omezením výkonu celkového FWM signálu vzhledem k součtu výkonů generovaných v jednotlivých zesilovacích stupních.The present invention avoids creating an unfavorable condition by limiting the power of the overall FWM signal relative to the sum of the power generated in each amplification stage.

Křivky 57 a 58 v grafu na obr.7 ukazují výsledky numerických simulací celkového výkonu FWM signálů v dvoustupňovém zařízení bez obvodu pro potlačení zkreslení.The curves 57 and 58 in the graph of Figure 7 show the results of numerical simulations of the total power of the FWM signals in a two-stage bias-free device.

Pro simulaci křivky 57 byl použit dříve popsaný model a odpovídající číselné parametry optických vláken 36 a 38 obou stupňů zařízení.To simulate curve 57, the previously described model and corresponding numerical parameters of the optical fibers 36 and 38 of both device stages were used.

Křivka 58 naopak vyplývá z numerické simulace, ve které byly použity stejné hodnoty všech ostatních parametrů a byly uvažovány následující vlnové délky s nulovou disperzí optického vlákna 36 prvního stupně:Curve 58, on the other hand, results from a numerical simulation in which the same values of all other parameters were used and the following wavelengths with zero dispersion optical fiber 36 of the first stage were considered:

01 = 1543,1 01 = 1543.1 nm nm 02 = 1543,6 O 2 = 1543.6 nm a nm a 03 = 1543,7 03 = 1543.7 nm. nm.

Tyto hodnoty se lehce liší od disperzních hodnot použitých v první numerické simulaci. Rozdíly mezi křivkami 57 a 58 ukazují na vysokou citlivost interference mezi FWM signály generovanými ve dvou stupních na relativně malé změny hodnot vlnových délek s nulovou disperzí podél optických vláken. Tato vysoká citlivost spolu s odpovídající nepřesností při stanovení disperzních vlastností optických vláken může vysvětlit podle názoru přihlašovatele neúplný souhlas mezi experimentálními měřeními (zvláště měření 56) a výsledky numerické simulace (křivka 58) .These values differ slightly from the dispersion values used in the first numerical simulation. The differences between curves 57 and 58 indicate a high sensitivity of interference between the FWM signals generated in two stages to relatively small variations in the zero dispersion wavelength values along the optical fibers. This high sensitivity, together with the corresponding inaccuracy in determining the dispersion properties of the optical fibers, can explain, in the applicant's view, the incomplete agreement between the experimental measurements (especially measurements 56) and the results of the numerical simulation (curve 58).

Obvod na potlačení optického zkreslení podle tohoto vynálezu je zvláště vhodný pro použití podél mnohostupňového optického komunikačního vedení. Zejména je vhodný pro použití v kombinaci s zesilovačem předpokládaným jako linkový zesilovač např. spolu s linkovým zesilovačem popsaným na obr.2.The optical distortion suppression circuit of the present invention is particularly suitable for use along a multistage optical communication line. It is particularly suitable for use in combination with an amplifier envisaged as a line amplifier, e.g. together with the line amplifier described in Fig. 2.

Jedno z možných uspořádání je ukázáno na obr.l, kde je obvod pro potlačení optického zkreslení umístěn na výstupu zesilovače ve směru šíření optických signálů.One possible arrangement is shown in FIG. 1, where the optical distortion suppression circuit is located at the output of the amplifier in the direction of propagation of the optical signals.

Linkový zesilovací stupeň s dvojitým čerpáním zahrnující obvod pro potlačení optického zkreslení způsobeného čtyřvlnovou interakcí je uveden na obr. 8. Součástky odpovídají součástkám na obr.2, již popsaném, a jsou označeny stejnými referenčními čísly.A double pumping line amplification stage comprising a circuit for suppressing optical distortion caused by a four-wave interaction is shown in Fig. 8. The components correspond to those in Fig. 2 already described and are designated with the same reference numbers.

Takový zesilovač obsahuje jedno aktivní vlákn 62, dopované erbiem, a odpovídající čerpací laser 64, připojený přes dichroický vazební člen 63; první optický izolátor 61 je umístěn směrem k aktivnímu vláknu 62 ve směru šíření signálu, který je zesilován, zatímco jeden obvod pro potlačení optického zkreslení 10, již popsaný na obr.3, je umístěn směrem od aktivního vlákna 62.Such an amplifier comprises a single erbium-doped active fiber 62 and a corresponding pumping laser 64 coupled via a dichroic coupler 63; the first optical insulator 61 is positioned toward the active fiber 62 in the signal propagation direction being amplified, while one optical distortion suppression circuit 10, already described in Figure 3, is located away from the active fiber 62.

Optický cirkulátor v optickém obvodu 10 zamezuje šíření zpětně odražených signálů nebo optického zkreslení jakéhokoliv druhu v opačném směru vzhledem ke komunikačním signálům.The optical circulator in the optical circuit 10 prevents the propagation of backscattered signals or optical distortion of any kind in the opposite direction to the communication signals.

Zesilovač dále obsahuje druhé erbiem dopované aktivní vlákno 66 spojené s odpovídajícím čerpacím laserem 68 přes dichroický vazební člen 67; optický izolátor je umístěn směrem od vlákna 66.The amplifier further comprises a second erbium-doped active fiber 66 coupled to a corresponding pumping laser 68 via a dichroic coupler 67; the optical insulator is positioned away from the fiber 66.

Vlastnosti a typy součástek, odpovídající obdobným ve dvoustupňovém zesilovači na obr.2, mohou být s výhodou vybrány ve stejných variantách jako v tomto případě.Advantageously, the properties and types of components corresponding to those in the two-stage amplifier of FIG. 2 can be selected in the same variants as in this case.

Délky aktivních vláken 62 a 66 obou stupňů a výkon emitovaný čerpacími lasery 64 a 68 jsou přednostně vybrány tak, aby celkový vstupní výkon (signály plus spontánní emise) činil zhruba -16 dBm, celkový výkon vstupující do druhého stupně zhruba 7 dBm a celkový výstupní výkon na výstupu druhého stupně zhruba 13 dBm.The active fiber lengths 62 and 66 of both stages and the power emitted by the pumping lasers 64 and 68 are preferably selected such that the total input power (signals plus spontaneous emission) is about -16 dBm, the total power entering the second stage is about 7 dBm and the total output power at the second stage output about 13 dBm.

Umístění optického obvodu 10 mezi dva stupně zesilovače umožňuje zlepšit šumové číslo a minimalizovat zvýšení ztrát na spoji k optickému obvodu; použití druhého stupně v saturaci ve skutečnosti z větší části kompenzuje útlum v obvodu 10 a pokles celkového optického výstupního výkonu zesilovače, způsobený připojením optického obvodu, je omezen na zhruba 1 dB.Placing the optical circuit 10 between the two stages of the amplifier allows to improve the noise figure and minimize the increase in loss on the link to the optical circuit; in fact, the use of the second saturation stage largely compensates for the attenuation in circuit 10, and the drop in the total optical output power of the amplifier caused by the optical circuit is limited to about 1 dB.

V případě připojení optického obvodu 10 směrem k nobo od linkového zesilovače je možno kompenzovat útlum způsobený samotným sériovým zapojením optického obvodu krátkým úsekem aktivního optického vlákna napájeného přes dichroický vazební člen čerpacím zářením o nízkém výkonu (dodávané např. malým polovodičovým laserem) tak, aby byly signály zesíleny o hodnotu odpovídající útlumu v optickém obvodu 10.If the optical circuit 10 is connected to the nobo from the line amplifier, it is possible to compensate for the attenuation caused by the serial connection of the optical circuit by a short portion of active optical fiber fed via a dichroic coupler with low power pumping radiation (supplied by a small semiconductor laser) amplified by a value corresponding to the attenuation in the optical circuit 10.

Nezávisle na umístění optického obvodu 10 vůči linkovému zesilovači řečený obvod s výhodou odfiltrovává spontánní emisi, sířící se podél optického komunikačního vedení a kterou může generovat samotný zesilovač. Zesilovač spojený s obvodem pro potlačení zkreslení ve skutečnosti zesiluje komunikační signály a tlumí záření na jiných vlnových délkách vně pásem odrazu filtrů v obvodu 10.Irrespective of the location of the optical circuit 10 relative to the line amplifier, said circuit preferably filters out the spontaneous emission propagating along the optical communication line and which can be generated by the amplifier itself. The amplifier associated with the distortion suppression circuit actually amplifies the communication signals and attenuates radiation at other wavelengths outside the filter reflection bands in the circuit 10.

Alternativně k popisu na obr.8 může být linkový zesilovač také vytvořen v konfiguraci s jednostupňovým čerpáním, založeným na zvláštních aplikačních požadavcích. Také v tomto případě obvod pro potlačení optického zkreslení způsobeného FWM může být s výhodou spojen se zesilovačem. V konfiguraci ukázané na obr.9 je obvod 10 stejného typu, jak je popsáno na obr.3, připojen podél optického vlákna 114 zesilovače. Komunikační signály přenášené optickým izolátorem 111 jsou sčítány dichroickým vazebním členem 112 s čerpacím zářením ze zdroje 113. V mezilehlé poloze podél aktivního vlákna 114 je vytvořena vhodná odbočka pro čerpání dichroickými vazebními členy 115 a 116, takže záření v signálovém vlnovém pásmu prochází optickým obvodem 10. Druhý optický izolátor 117 je umístěn na konec aktivního vláknaAs an alternative to the description of FIG. 8, the line amplifier may also be configured in a single-stage pumping configuration based on particular application requirements. Also in this case, the FWM optical distortion suppression circuit can advantageously be coupled to an amplifier. In the configuration shown in FIG. 9, a circuit 10 of the same type as described in FIG. 3 is coupled along the amplifier optical fiber 114. The communication signals transmitted by the optical insulator 111 are summed by the dichroic coupler 112 with pumping radiation from the source 113. In the intermediate position along the active fiber 114, a suitable tap for pumping the dichroic couplers 115 and 116 is formed so that radiation in the signal wavelength passes through the optical circuit 10. A second optical insulator 117 is disposed at the end of the active fiber

114.114.

Obvod pro potlačení optického zkreslení 10 popsaný na obr.3 umožňuje dekorelovat FWM signály, generované v různých stupních optického komunikačního vedení intermodulací mezi komunikačními signály, šířícími se v daném směru podél samotného vedení.The optical distortion suppression circuit 10 described in FIG. 3 makes it possible to decorate the FWM signals generated at various stages of the optical communication line by intermodulating between communication signals propagating in a given direction along the line itself.

Obr.10 ukazuje obvod pro potlačení optického zkreslení 10'v obousměrném optickém WDM komunikačním systému podle alternativní verze tohoto vynálezu.Fig. 10 shows an optical distortion suppression circuit 10 'in a bidirectional optical WDM communication system according to an alternative version of the present invention.

Obvod 10' je připojen podél obousměrného optického komunikačního vedení, obsahujícího úseky pasivního optického vlákna střídavě s obousměrnými optickými zesilovači.The circuit 10 'is connected along a bidirectional optical communication line comprising passive optical fiber sections alternating with bidirectional optical amplifiers.

Obvod ukázaný na obr.10 je navržen pro případ čtyř komunikačních kanálů v každém směru. Ukázané zařízení může být nastaveno stejným způsobem jako jednosměrný obvod na obr.3 v závislosti na počtu kanálů skutečně použitých pro přenos v každém směru.The circuit shown in FIG. 10 is designed for four communication channels in each direction. The shown device can be set up in the same way as the unidirectional circuit in Fig. 3 depending on the number of channels actually used for transmission in each direction.

Optický obvod 10' se sestává z optického cirkulátoru 15 'se čtyřmi přístupovými bránami v pořadí 11, 12, 13, 14.The optical circuit 10 'consists of an optical circulator 15' with four access gates in the order 11, 12, 13, 14.

Obvod 10' bude nyní ukázán na případu čtyř optických signálů, přicházejících z úseku komunikačního vedení spojeného s bránou 11 optického cirkulátoru s vlnovými délkami λ]_, λ£, Xg , Xg < a čtyři další optické signály přicházejí z úseku komunikačního vlákna, spojeného s bránou 13 optického cirkulátoru s vlnovými délkami λη, λθ, λ8 , λ8 . Odpovídající šířky čar jsou označeny Δνχ, Avg, Avg , Δν2 , Δν7, Δν8, Δν8 , Δν8 The circuit 10 'will now be shown in the case of four optical signals coming from the communication line section connected to the optical circulator gate 11 with wavelengths λ, λ, λ, Xg, Xg <and four additional optical signals coming from the communication fiber section connected to gate 13 of an optical circulator with wavelengths λη, λθ, λ 8 , λ 8 . Corresponding line widths are denoted Δνχ, Avg, Avg, ν 2 , ν 7 , Δν 8 , 8ν 8 , Δν 8

S bránou 12 optického cirkulátoru .15'je spojen optický filtr 16 se selektivním odrazem na vlnové délce λ7. S optickým filtrem 16 je spojen selektivní zpožďovací obvod 17 na vlnové délce který obsahuje úsek jednomódového optického vlákna 18, jež je spojen s výstupem filtru 16 a druhý konec je spojen s optickým filtrem 19 se selektivním odrazem na vlnové délce Xg. Úsek 18 jednomódového optického vlákna je tak dlouhý nebo delší než polovina maximální hodnoty Ic pro koherenční délky ν/πΔν]., ν/πΔν2, v/mAvg , ν/πΔν2 , ν/πΔν7, ν/πΔν8, ν/πΔν8 , ν/πΔν8 zdrojů 1, 2, 2', 2/', 7, 8_, 8/, 8/' v optickém vlákně, kde v je rychlost šíření optického záření ve vlákně.A selective reflection optical filter 16 at wavelength λ 7 is connected to the gate 12 of the optical circulator 15 ' . A selective delay wavelength 17 is connected to the optical filter 16 and comprises a section of a single-mode optical fiber 18 which is connected to the output of the filter 16 and the other end is connected to the selective reflection optical filter 19 at the wavelength Xg. Thus, the single-mode optical fiber section 18 is longer or longer than half the maximum value of I c for coherent lengths ν / πΔν], ν / πΔν2, v / mAvg, ν / πΔν2, ν / πΔν 7 , ν / πΔν 8 , ν / πΔν 8 , ν / πΔν 8 sources 1, 2, 2 ', 2 /', 7, 8_, 8 /, 8 / 'in the optical fiber, where v is the speed of optical radiation propagation in the fiber.

S bránou 14 optického cirkulátoru 15' j e spojen optický filter 76 se selektivním odrazem na vlnové délce λ7. S optickým filtrem 76 je spojen selektivní zpožďovací obvod 77 pro vlnovou délku λθ obsahující úsek 7 8 jednomódového optického vlákna , jehož jeden konec je spojen s optickým filtrem se selektivním odrazem na vlnové délce λθ . Úsek 78 jednomódového optického vlákna je tak dlouhý jako Ic/2 nebo delší.An optical filter 76 with selective reflection at wavelength λ 7 is connected to the gate 14 of the optical circulator 15 '. Connected to the optical filter 76 is a wavelength selective delay circuit 77 comprising a single-mode optical fiber section 78, one end of which is connected to a selective reflection optical filter at a wavelength λθ. Section 78 of single-mode optical fiber is as long as I c / 2 or longer.

Optický obvod 10'se sestává z jiných selektivních zpožďovacích obvodů 17', 17'', 77', 77' ', z nichž každý obsahuje úsek 18', 18.'', 7 8', 7 8 optického jednomódového vlákna dlouhý jako Ic/2 nebo delší s jedním koncem připojeným k výstupu filtru předcházejícího selektivního zpožďovacího obvodu a druhý konec připojený ke vstupu optického filtru 19', 19'', Tj', 79' ' se selektivním odrazem na vlnové délce y > ^2 / λθ , λθThe optical circuit 10 'consists of other selective delay circuits 17', 17 '', 77 ', 77'', each containing a section 18', 18 '', 7 8 ', 7 8 of an optical single-mode fiber as I c / 2 or longer with one end connected to the filter output of the preceding selective delay circuit and the other end connected to the optical filter input 19 ', 19'',Tj', 79 '' with selective reflection at a wavelength y> ^ 2 / λθ, λθ

Brány 11 a 13 optického cirkulátoru 15'slouží pro připojení podél komunikačního vedení, přednostně poblíž obousměrných optických zesilovačů.The gates 11 and 13 of the optical circulator 15 are for connection along a communication line, preferably near bidirectional optical amplifiers.

Pro signály na vlnových délkách λη, λθ, λθ , λθ · přicházející z úseku komunikačního vedení, spojeného s bránou 11 optického cirkulátoru, je funkce obvodu stejná jako obvodu 10 na obr.3 s ohledem na předešlý popis.For signals at wavelengths λη, λθ, λθ, λθ · coming from the communication line section connected to the optical circulator gate 11, the function of the circuit is the same as the circuit 10 in Fig. 3 with respect to the foregoing description.

Dráha průchodu signálů na vlnových délkách λη, λθ, λθ , λθ ' přicházejících od úseku komunikačního vedení připojeného k bráně 13 optického cirkulátoru, vychází od brány 14 optického cirkulátoru, přichází zpět ke stejné bráně po odrazu od filtru 76 nebo selektivních zpožďovacích obvodů 77, 77 ' , 77 ' ' a vychází od brány 11 optického cirkulátoru. Naopak signály s vlnovou délkou mimo pásma odraženého filtry 7 6, 79, 7_9', 7_9'' vycházejí od optického obvodu 10' přes svorku 24.The path of the signals at the wavelengths λη, λθ, λθ, λθ 'coming from the communication line section connected to the optical circulator gate 13, extends from the optical circulator gate 14, comes back to the same gate after reflection from the filter 76 or selective delay circuits 77, 77 77 '' and extends from gate 11 of the optical circulator. Conversely, the wavelength signals outside the bands reflected by the filters 76, 79, 79 ', 7 ', 7 ' ' come from the optical circuit 10 ' through the terminal 24.

Tímto obvodem je omezena interference mezi FWM signály generovanými v obou směrech podél komunikačního vedení.This circuit reduces interference between FWM signals generated in both directions along the communication line.

WCC -46WCC -46

Claims (18)

1. Optický telekomunikační systém obsahující:An optical telecommunications system comprising: - nejméně dva zdroje optických signálů modulované na různých vlnových délkách s odpovídajícími dobami koherence;at least two optical signal sources modulated at different wavelengths with corresponding coherence times; multiplexer pro multiplexování řečených signálů do jediného společného optického vlákna;a multiplexer for multiplexing said signals into a single common optical fiber; - optické vláknové vedení spojené na jednom konci s řečeným společným optickým vláknem řečeného multiplexeru;- an optical fiber line connected at one end to said common optical fiber of said multiplexer; prostředky pro příjem řečených signálů připojené ke druhému konci řečeného optického vláknového vedení a obsahující demultiplexer řečených optických signálů; vyznačující se tím, že obsahuje prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, kterýžto prvek je opticky připojen sériově podél řečeného optického vláknového vedení a obsahuje optický obvod, obsahující nejméně dva vlnově selektivní filtry, každý s pásmem obsahujícím jeden z řečených optických signálů, řečené filtry jsou opticky spojeny vzájemně sériově v optické dráze, délka nejméně jednoho úseku řečené optické dráhy, obsažená mezi dvěma následujícími filtry, je delší než délka odpovídající době koherence u nejméně jednoho ze řečených zdrojů optických signálů.means for receiving said signals connected to the other end of said optical fiber line and comprising a demultiplexer of said optical signals; characterized in that it comprises an element for suppressing the four-wave interaction between said signals, said element being optically connected in series along said optical fiber line and comprising an optical circuit comprising at least two wave-selective filters, each with a band comprising one of said optical signals, said filters The length of the at least one portion of said optical path comprised between the two successive filters is longer than the length corresponding to the coherence time of at least one of said optical signal sources. 2. Optický telekomunikační systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že řečený optický obvod pro každý řečený signál obsahuje vlnově selektivní filtr s vlnovým pásmem zahrnujícím odpovídající optický signál a nezahrnujícím zbývající optické signály, kde řečené filtry jsou opticky zapojeny vzájemně sériově v optické dráze, kde délky úseků řečené optické dráhy mezi dvěma následujícími filtry jsou větší než délka odpovídající dobám koherence každého z řečených zdrojů optických signálů.An optical telecommunication system according to claim 1, wherein said optical circuit for each said signal comprises a wave-selective waveband filter comprising a corresponding optical signal and not including the remaining optical signals, wherein said filters are optically connected to each other serially in an optical path, wherein the lengths of sections of said optical path between two successive filters are greater than a length corresponding to coherence times of each of said optical signal sources. 3. Optický telekomunikační systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že řečený optický obvod se sestává z optického cirkulátoru, který má vstupní bránu a výstupní bránu připojenou k řečenému optickému vláknovému vedení, a nejméně jedna vstup/výstupni brána je připojena k jednomu z řečených vlnově selektivních filtrů.3. The optical telecommunication system of claim 1, wherein said optical circuit comprises an optical circulator having an input gate and an output gate connected to said fiber optic line, and at least one input / output gate connected to one of said wavelengths. of selective filters. 4. Optický telekomunikační systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že řečené vlnově selektivní filtry jsou filtry s Braggovými mřížkami.4. The optical telecommunication system of claim 1 wherein said wave selective filters are Bragg lattice filters. 5. Optický telekomunikační systém podle nároku 4 vyznačující se tím, že řečené filtry s Braggovými mřížkami jsou vyrobeny z optického vlákna.5. The optical telecommunication system of claim 4 wherein said Bragg grating filters are made of optical fiber. 6. Optický telekomunikační systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že nejméně jeden optický zesilovač je umístěn podél optického vlákna.6. The optical telecommunication system of claim 1 wherein the at least one optical amplifier is disposed along the optical fiber. 7. Optický telekomunikační systém podle nároku 6 vyznačující se tím, že řečený optický zesilovač se sestává z jednoho aktivního optického vlákna dopovaného fluorescenčním dopantem a zdrojem čerpacího záření.An optical telecommunication system according to claim 6, characterized in that said optical amplifier consists of one active optical fiber doped with a fluorescent dopant and a source of pumping radiation. 8. Optický telekomunikační systém podle nároku 7 vyznačující se tím, že řečený fluorescenční dopant je erbium.8. The optical telecommunication system of claim 7, wherein said fluorescent dopant is erbium. 9. Optický telekomunikační systém podle 7 vyznačující se tím, že prvek pro potlačení zkreslení způsobeného FWM (čtyřvlnovou interakcí) je opticky zapojen do série podél řečeného aktivního optického vlákna v mezilehlé poloze.9. The optical telecommunication system of claim 7 wherein the FWM (four-wave interaction) anti-distortion element is optically coupled in series along said active optical fiber at an intermediate position. 10. Optický telekomunikační systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že vnější optická dráha čerpacího záření mimo řečeného prvku pro potlačení FMW je tvořena dvěma úseky, na něž je aktivní optické vlákno rozděleno řečeným prvkem.An optical telecommunication system according to claim 9, characterized in that the outer optical path of the pumping radiation outside said FMW suppression element is formed by two sections into which the active optical fiber is divided by said element. 11. Optický telekomunikační systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že řečený optický zesilovač se sestává ze dvou úseků aktivního optického vlákna, z nichž každý zahrnuje zdroj čerpacího záření.The optical telecommunication system of claim 9, wherein said optical amplifier comprises two sections of active optical fiber, each comprising a source of pumping radiation. 12. Optický telekomunikační systém podle nároku 9 vyznačující se tím, že délka úseku řečeného aktivního optického vlákna, koncentrace fluorescenčního dopantu a výkon čerpacího zdroje jsou operativně vybrány takovým způsobem, že celkový zisk řečeného zesilovače se liší o méně než 2 dB od zisku téhož zesilovače bez řečeného prvku pro potlačení FWM tak, aby optická kontinuita mezi oběma úseky aktivního optického vlákna byla zachována.12. An optical telecommunication system according to claim 9, wherein the length of said active optical fiber, the fluorescent dopant concentration and the pumping source power are operatively selected in such a way that the total gain of said amplifier differs by less than 2 dB from that of the same amplifier. said FWM suppression element such that optical continuity between the two active optical fiber sections is maintained. 13. Proces přenosu optických signálů obsahující:A process for transmitting optical signals comprising: generování dvou modulovaných optických signálů s odpovídajími vlnovými délkami;generating two modulated optical signals with corresponding wavelengths; - multiplexování řečených signálů na jednom konci optického přenosového vedení obsahující nejméně jeden úsek jednomódového optického vlákna, v němž je čtyřvlnovou interakcí mezi signály generována intermodulace;multiplexing said signals at one end of an optical transmission line comprising at least one single-mode optical fiber section in which intermodulation is generated by a four-wave interaction between the signals; - příjmu řečených signálů na druhém konci řečeného optického přenosového vedení;- receiving said signals at the other end of said optical transmission line; vyznačující se tím, že obsahuje funkci selektivního zpožďování řečených signálů v mezilehlé poloze podél řečeného optického přenosového vedení, kde řečená funkce selektivního zpožďování obsahuje:characterized in that it comprises a selective delay function of said signals at an intermediate position along said optical transmission line, wherein said selective delay function comprises: selektivní vysílání řečených optických signálů do odpovídajících optických drah o předem dané délce tak, že délky jsou uzpůsobeny k fázové dekorelaci řečených signálů vůči sobě;selectively transmitting said optical signals to corresponding optical paths of a predetermined length such that the lengths are adapted to phase decorrelate said signals to each other; opětné sloučení řečených signálů po projití optických drah;reassembling said signals after passing optical paths; - ve kterých nejméně společný. - in which at least common. jeden úsek one section řečených said optických drah je optical paths is 14. Proces přenosu 14. Transmission process optických optical signálů signals podle nároku 13 according to claim 13 vyznačující se tím, characterized by že obsahuje that it contains krok optického zesilování optical amplification step
- 57 řečených signálů nejméně jednou podél řečeného optického přenosového vedení.57 said signals at least once along said optical transmission line.
15. Proces přenosu optických signálů podle nároku 14 vyznačující se tím, že řečený krok selektivního zpožďování řečených signálů bezprostředně předchází nebo následuje kroky optického zesilování řečených signálů.15. The optical signal transmission process of claim 14, wherein said step of selectively delaying said signals immediately precedes or follows the steps of optically amplifying said signals. 16. Optický zesilovač obsahující:16. An optical amplifier comprising: první a druhé aktivní optické vlákno dopované fluorescenčním dopantem;a first and a second active optical fiber doped with a fluorescent dopant; čerpací prostředky pro řečené první a druhé aktivní optické vlákno upravené pro dodávání čerpací energie,pumping means for said first and second active optical fibers adapted to deliver pumping energy, - vazební prostředky mezi řečeným prvním aktivním optickým vláknem pro navázání řečeného optického čerpacího výkonu a nejméně dvou přenosových signálů na různých vlnových délkách s odpovídajícími dobami koherence;coupling means between said first active optical fiber for coupling said optical pumping power and at least two transmission signals at different wavelengths with corresponding coherence times; - prvek pro potlačení čtyřvlnové interakce mezi řečenými signály, kterýžto prvek je opticky zapojen v sérii mezi prvním a druhým aktivním optickým vláknem;an element for suppressing the four-wave interaction between said signals, the element being optically connected in series between the first and second active optical fibers; vyznačující se tím, že řečený prvek pro potlačení FWM obsahuje optický obvod zahrnující optické dráhy různé délky, jimiž jsou řečené signály selektivně posílány, a řečené délky jsou takové hodnoty, že nejméně dva signály procházejí zpožděním větším než odpovídající doby koherence.characterized in that said FWM suppression element comprises an optical circuit comprising optical paths of different lengths through which said signals are selectively transmitted, and said lengths being such that at least two signals pass a delay greater than the corresponding coherence times. 17. Optický zesilovač podle nároku 16 vyznačující se tím, že nejméně jeden úsek řečených optických drah je společný pro řečené signály.17. The optical amplifier of claim 16 wherein at least one portion of said optical paths is common to said signals. 18. Optický zesilovač podle nároku 16 vyznačující se tím, že řečený fluorescenční dopant je erbium.18. The optical amplifier of claim 16, wherein said fluorescent dopant is erbium. 19. Optický zesilovač podle nároku 18 vyznačující se tím, že řečené aktivní vlákno obsahuje hliník, germanium a lanthan jako dodatečné dopanty.19. The optical amplifier of claim 18 wherein said active fiber comprises aluminum, germanium, and lanthanum as additional dopants.
CZ961966A 1995-07-14 1996-07-02 Apparatus for suppressing optical distortion caused by four-wave interaction CZ196696A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI951536A IT1275554B (en) 1995-07-14 1995-07-14 OPTICAL NOISE REDUCTION DEVICE DUE TO FOUR WAVE INTERACTION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ196696A3 true CZ196696A3 (en) 1997-01-15

Family

ID=11371989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ961966A CZ196696A3 (en) 1995-07-14 1996-07-02 Apparatus for suppressing optical distortion caused by four-wave interaction

Country Status (21)

Country Link
US (1) US5677786A (en)
EP (1) EP0753944B1 (en)
JP (1) JPH09186650A (en)
KR (1) KR970009005A (en)
CN (1) CN1146674A (en)
AU (1) AU713980B2 (en)
BR (1) BR9601945A (en)
CA (1) CA2181120A1 (en)
CZ (1) CZ196696A3 (en)
DE (1) DE69626578T2 (en)
HU (1) HUP9601866A3 (en)
IT (1) IT1275554B (en)
MX (1) MX9602453A (en)
MY (1) MY132327A (en)
NO (1) NO962944L (en)
NZ (1) NZ286885A (en)
PE (1) PE21798A1 (en)
PL (1) PL180797B1 (en)
RU (1) RU2166839C2 (en)
SK (1) SK91196A3 (en)
TW (1) TW298691B (en)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5812712A (en) * 1997-02-26 1998-09-22 E-Tek Dynamics, Inc. Fiber bragg grating-circulator systems having reduced ASE
JP3233269B2 (en) * 1997-05-20 2001-11-26 日本電気株式会社 Four-wave mixing suppression method
GB2327546A (en) * 1997-07-18 1999-01-27 Northern Telecom Ltd Optical frequency channel assignment plan and filtering technique to support it
WO1999007096A1 (en) * 1997-08-01 1999-02-11 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A Multi-band amplification system for dense wavelength division multiplexing
KR100280968B1 (en) 1997-12-10 2001-02-01 윤종용 Optical fiber amplifier using a synchronized etal on filter
KR100289040B1 (en) * 1997-12-22 2001-05-02 이계철 Bidirectional optical communication module using single optical fiber
US6160660A (en) * 1997-12-31 2000-12-12 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Bidirectional optical transmission system for dense interleaved wavelength division multiplexing
US5978131A (en) * 1998-04-07 1999-11-02 Institut National D'optique In-fiber two-stage amplifier providing WDM signal conditioning
AUPP617198A0 (en) * 1998-09-25 1998-10-22 University Of Sydney, The High q optical microwave processor using hybrid delay-line filters
US6650842B1 (en) * 1998-12-18 2003-11-18 Worldcom, Inc. Optical link with reduced four-wave mixing
US6377392B1 (en) * 1999-02-26 2002-04-23 Ciena Corporation Optical amplifier
DE19915139A1 (en) * 1999-03-26 2000-09-28 Deutsche Telekom Ag Method for dispersion compensation of commonly transmitted optical signals with different wavelengths
US6295396B1 (en) * 1999-06-04 2001-09-25 Qtera Corporation Method and apparatus for higher-order chromatic dispersion compensation
KR100322008B1 (en) * 2000-02-02 2004-09-07 삼성전자 주식회사 Reference wavelength establishing equipment in optical channel monitoring module
GB0012554D0 (en) 2000-05-24 2000-07-12 Bae Systems Electronics Limite Improvements in or relating to optical delay lines
GB2368479A (en) * 2000-10-24 2002-05-01 Marconi Comm Ltd Dispersion compensator
US6437906B1 (en) 2000-11-22 2002-08-20 Cisco Technology, Inc. All-optical gain controlled L-band EDFA structure with reduced four-wave mixing cross-talk
US7113704B1 (en) * 2000-11-28 2006-09-26 Kotura, Inc. Tunable add/drop node for optical network
US6738548B2 (en) * 2001-04-19 2004-05-18 Teracomm Research, Inc Reduced four-wave mixing optical fiber for wavelength-division multiplexing
US6597495B2 (en) 2001-08-27 2003-07-22 Ceyba Corp. Four wave mixing reduction in raman amplifiers
US7027735B2 (en) * 2002-04-03 2006-04-11 Corning Incorporated Unequal pulse spacer
JP4390697B2 (en) 2002-05-09 2009-12-24 富士通株式会社 Optical amplifier
US6810168B1 (en) 2002-05-30 2004-10-26 Kotura, Inc. Tunable add/drop node
KR100456673B1 (en) * 2002-06-29 2004-11-10 한국전자통신연구원 Optical buffer
US20050058462A1 (en) * 2003-09-12 2005-03-17 Novx Systems, Inc. Transmission format for supression of four-wave mixing in optical networks
US20060023885A1 (en) * 2004-07-28 2006-02-02 Alexei Trifonov Two-way QKD system with backscattering suppression
KR100652014B1 (en) * 2004-09-22 2006-12-01 한국전자통신연구원 Apparatus and Method for Optical Clock Extraction using Optical Filters and Amplifier
WO2010045339A2 (en) 2008-10-14 2010-04-22 Cornell University Apparatus for imparting phase shift to input waveform
CN102388298B (en) * 2009-02-05 2013-10-23 康奈尔大学 High-speed optical sampling by temporal stretching using four-wave mixing
WO2012087194A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-28 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method and arrangement for receiving an optical input signal and transmittning an optical output signal
WO2015058209A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 Tramontane Technologies, Inc. Amplified optical circuit

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2161612B (en) * 1984-07-11 1988-02-03 Stc Plc Optical fibre transmission systems
JP3215153B2 (en) * 1992-04-09 2001-10-02 株式会社東芝 Optical amplification repeater
GB9305977D0 (en) * 1993-03-23 1993-05-12 Northern Telecom Ltd Transmission system incorporating optical amplifiers
GB2281670B (en) * 1993-09-01 1998-01-28 Northern Telecom Ltd WDM optical communication system
CA2139957C (en) * 1994-02-18 1999-02-09 Andrew R. Chraplyvy Multi-channel optical fiber communication system
US5392154A (en) * 1994-03-30 1995-02-21 Bell Communications Research, Inc. Self-regulating multiwavelength optical amplifier module for scalable lightwave communications systems
US5539563A (en) * 1994-05-31 1996-07-23 At&T Corp. System and method for simultaneously compensating for chromatic dispersion and self phase modulation in optical fibers

Also Published As

Publication number Publication date
TW298691B (en) 1997-02-21
PE21798A1 (en) 1998-04-29
AU713980B2 (en) 1999-12-16
CN1146674A (en) 1997-04-02
DE69626578T2 (en) 2003-11-20
AU5614096A (en) 1997-01-23
CA2181120A1 (en) 1997-01-15
HUP9601866A3 (en) 2000-04-28
DE69626578D1 (en) 2003-04-17
SK91196A3 (en) 1997-11-05
PL180797B1 (en) 2001-04-30
BR9601945A (en) 1998-04-07
JPH09186650A (en) 1997-07-15
ITMI951536A0 (en) 1995-07-14
MX9602453A (en) 1997-03-29
NZ286885A (en) 1998-03-25
MY132327A (en) 2007-10-31
EP0753944A1 (en) 1997-01-15
PL315241A1 (en) 1997-01-20
EP0753944B1 (en) 2003-03-12
US5677786A (en) 1997-10-14
KR970009005A (en) 1997-02-24
NO962944L (en) 1997-01-15
NO962944D0 (en) 1996-07-12
IT1275554B (en) 1997-08-07
HUP9601866A2 (en) 1997-05-28
HU9601866D0 (en) 1996-08-28
RU2166839C2 (en) 2001-05-10
ITMI951536A1 (en) 1997-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ196696A3 (en) Apparatus for suppressing optical distortion caused by four-wave interaction
US5943151A (en) Mehtod of selectively compensating for the chromatic dispersion of optical signals
US7035545B2 (en) Bidirectional multichannel optical telecommunication system
JP5069825B2 (en) Optical fiber compensation for dispersion, gain tilt, and band-pumping nonlinearity
US6288810B1 (en) Device for adding and dropping optical signals
US6574037B2 (en) All band amplifier
EP0695050A1 (en) Amplified telecommunication system for wavelength-division multiplexing transmissions capable of limiting variations in the output power
JP3755962B2 (en) Optical repeater
PL181053B1 (en) Method of effecting bidirectional telecommunication
RU2172073C2 (en) Communication system with spectral multiplex and method of controlled division of output channels
US20020024706A1 (en) Multiple-wavelength amplified telecommunications system with gain compensation
JP3591269B2 (en) Ultra-wideband chromatic dispersion compensation device
KR20010112716A (en) All-optical gain controlled bidirectional add/drop optical amplifier
CA2388519A1 (en) Method for producing a fiber laser
JP3597045B2 (en) Broadband optical amplifier, apparatus including the same, and method for amplifying optical signal
Giles et al. Bidirectional transmission to reduce fiber FWM penalty in WDM lightwave systems
RU2172562C2 (en) Bi-directional optical amplifier and manner of bi-directional communication
CA2349266A1 (en) Multiple-wavelength amplified telecommunications system with gain compensation

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic